Warum das Röntgenteleskop Spektr-RG/eROSITA ganz nach draußen auf Sonne-Erde L2 stellen?

Per Spektr-RG von Wikipedia ; Missionsprofil und Umlaufbahn :

Missionsprofil und Umlaufbahn

Das Raumschiff wird am Lagrange-Punkt L2, etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, in eine Umlaufbahn um die Sonne eintreten , wobei die Erde es vor Sonnenlicht abschirmt. Dieser Vorgang dauert drei Monate, in denen die Nutzlast überprüft und kalibriert wird. Die nächsten vier Jahre werden damit verbracht, acht Himmelsdurchmusterungen durchzuführen. Die drei Jahre danach sind für Beobachtungen ausgewählter Galaxienhaufen und anderer interessanter Objekte vorgesehen.

Gunters Weltraumseite für Spektr-RG (SXG) sagt stattdessen, dass es sich in einer Halo-Umlaufbahn um SE-L2 befinden wird :

...SXG wird sich in einer Halo-Umlaufbahn um den Lagrange-Punkt L-2 befinden.

Space.com sagt:

Spektr-RG wird als nächstes zu einer stabilen Umlaufbahn im Weltraum navigieren, die als Lagrange-Punkt (genauer gesagt L2) bezeichnet wird, wo sich die Gravitationskräfte zweier großer Objekte – in diesem Fall der Sonne und der Erde – gegenseitig ausgleichen. Dieser Standort wird es Spektr-RG ermöglichen, seine Beobachtungen mit minimalem Treibstoffverbrauch durchzuführen.

[...]Das Observatorium umfasst zwei Röntgenspiegelteleskope namens ART-XC und eROSITA. ART-XC (eine russische Nutzlast) wird die höheren Energien von Röntgenstrahlen bis zu 30 keV untersuchen, während eROSITA (Extended Roentgen Survey with an Imaging Telescope Array) für einen Energiebereich von 0,5 bis 10 keV optimiert ist.

Fragen:

  1. Warum das Röntgenteleskop Spektr-RG ganz nach draußen auf Sonne-Erde L2 stellen? JWST ist weit von der Erde entfernt, um thermisch stabil zu bleiben, indem es Strahlungswärme von der Erde vermeidet (und aus mehreren anderen Gründen), aber ich denke nicht, dass das gesamte Spektr-RG-Teleskop kryogen sein muss.
  2. Wird es sich in einer Halo- oder Lissajous-Umlaufbahn um L2 befinden (wie die meisten Raumfahrzeuge bei L1 oder L2) oder wird es sich tatsächlich bei L2 befinden, „wo die Erde es vor Sonnenlicht abschirmt“?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einSpektr-RG, Lawotschkin- Quelle

Vielleicht interessante Lektüre: arxiv.org/abs/1209.3114 ; Kapitel 3 listet die (geplanten) Orbitalparameter des Halo um L2 auf
imprs-astro.mpg.de/sites/default/files/… hat in 3.4 einen netten "Vergleich des erdnahen Orbits mit dem Orbit um L2"
@samcarter Ich denke, die ersten beiden Absätze von Abschnitt 3 im ersten Link enthalten mindestens zwei Gründe, die die Grundlage für eine gute Antwort sein könnten, und ja, das Ende von Abschnitt 3.4 bestätigt dies. Ich würde sagen, schreiben Sie es auf, es ist eine gute Antwort!
Ok, ich schreib mal was

Antworten (1)

eRosita ist auf dem Weg zu einer elliptischen Umlaufbahn um L2 (mit L2 im Zentrum der Ellipse).

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

(Bildquelle: https://www.slideshare.net/esaops/wilms , S. 19)

Nach Merloni et al. (2012, https://arxiv.org/abs/1209.3114 ) ist die große Halbachse mit etwa 1.000.000 km geplant und die Umlaufzeit soll etwa 6 Monate betragen.

Bei einem Blick in die bewegte Geschichte des Projekts, aus dem nun eRosita wurde, ist es interessant zu sehen, dass zunächst eine ganz andere Umlaufbahn geplant war. Die Geschichte von eRosita geht zurück auf ABRIXAS, einen Röntgensatelliten, der gestartet wurde, aber aufgrund technischer Probleme nie in Betrieb genommen werden konnte. Um diesen Satelliten zu ersetzen, wurden Pläne für das ROSITA-Teleskop entwickelt. Dieses Teleskop sollte auf der ISS montiert werden und ein sehr ähnliches Design wie ABRIXAS verwenden, aber eine genauere Untersuchung ergab, dass der Standort für das Teleskop nicht geeignet wäre. Die Idee nicht aufgebend, war die nächste Designstudie DUO, eine Zusammenarbeit mit der NASA, die im Grunde das auf einem LEO-Satelliten montierte ROSITA-Teleskop war, aber dies blieb in der Designphase. Endlich eine erweiterte Version dieser ROSITA-Pläne ( zRosita) wurde gemeinsam mit Roskosmos realisiert. Diese war zunächst auch mit einem LEO geplant, wurde aber 2008 aus „raumfahrttechnischen Gründen“ in eine L2-Umlaufbahn geändert.

Vorteile des neuen Orbits:

  • Möglichkeit zur kontinuierlichen Beobachtungszeit ohne Bedeckung durch die Erde
  • stabile thermische Bedingungen
  • keine Ausfallzeiten durch Überquerung der Südatlantik-Anomalie

Nachteil des neuen Orbits:

  • höhere erwartete Hintergrundstrahlung
  • Bedarf an elektronischer Strahlungsresistenz aufgrund der Umlaufbahn außerhalb der Van-Allen-Gürtel

(Der obige Absatz ist zusammengefasst aus https://www.imprs-astro.mpg.de/sites/default/files/Muehlegger_Martin_2010.pdf , siehe das verlinkte pdf für weitere Details)

Peter Predehl, der wissenschaftliche Leiter von eRosita, nannte in einem Interview folgende Hauptgründe für die L2-Umlaufbahn:

Dafür gibt es drei Hauptgründe:

  • An einem Ort rund um den Librationspunkt 2, der etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt ist, steht unserem Planeten nichts mehr im Weg.
  • Außerdem herrscht dort draußen eine konstante Temperatur, weil die Instrumente nicht dem ständigen Wechsel von Tag und Nacht ausgesetzt sind.
  • Drittens ermöglicht der Standort eine permanente Beobachtung des Himmels.

(Zitat aus https://www.mpg.de/13559826/the-telescope-offers-enormous-potential )

@uhoh Danke für deine Kommentare! Ich habe meine Antwort etwas erweitert. Ich kann daraus eine Community-Wiki-Antwort machen, falls Sie etwas hinzufügen möchten.
Es ist großartig, wenn sich jemand die Zeit nimmt, sich zu vertiefen und eine maßgebliche, gründliche und gut fundierte Antwort zu schreiben!
@uhoh Danke, dass du das Kopfgeld angeboten hast! Schnelles Status-Update: eRosita ist jetzt mehr als 1 Mio. km von der Erde entfernt und gast aus, um eine Kontamination der Detektoren beim Abkühlen zu vermeiden
Warum das Röntgenteleskop Spektr-RG/eROSITA ganz nach draußen auf Sonne-Erde L2 stellen?
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