Warum hat die Raumsonde Dawn drei Ionentriebwerke in unterschiedlichen Winkeln?

Die Raumsonde Dawn verfügt über drei Ionentriebwerke, die so montiert sind, dass ihre Schubvektoren in signifikanten Winkeln stehen. Sie können dies in diesem Bild sehen:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Im Bild ist einer der drei Motoren aktiv. Zwei Fragen:

1) Warum drei Motoren? Ich vermute, dies dient der Redundanz, scheint aber sehr verschwenderisch zu sein. Darüber hinaus verwenden mehrere andere Missionen ein einziges Antriebssystem.

2) Warum unterschiedliche Schubvektoren? Ich vermute, dies hat etwas mit Redundanz zu tun und sicherzustellen, dass der Schubvektor durch den Massenmittelpunkt verläuft.

Verwendet Dawn seine Ionenmotoren auch zur Lageregelung? Aber die 3 Schubvektoren sehen koplanar aus, was ihre Nützlichkeit für die Lagesteuerung einschränken würde.
@HopDavid Dawn hat auch 12 RCS-Triebwerke mit unausgeglichener Konfiguration (Hydrazin, 0,9 N, 46 kg Treibmittel insgesamt, störendes Delta-V nur in SC +X-, -X- und +Z-Richtungen) und jetzt zwei (von vier) Reaktionsrädern die noch in Betrieb sind. Siehe zB Dawn Spacecraft: Do You Have Attitude Control? Siehe auch: Wie wird die von Ionentriebwerken angetriebene Raumsonde Dawn in die Umlaufbahn um Ceres eintreten?
Auf dem Bild sieht es so aus, als würde die Verwendung eines anderen Motors nur das Drehen des Raumfahrzeugs bedeuten. Ich vermute hier nur, aber ich denke, die Tatsache, dass es solarbetrieben ist, bedeutet, dass es jeweils nur einen Motor verwenden würde.
Die Ionentriebwerke müssen ungefähr durch den Schwerpunkt des Raumfahrzeugs zeigen und müssen kardanisch aufgehängt sein, damit sie beim Betrieb genau durch den Schwerpunkt zeigen können. (Der Schwerpunkt bewegt sich, wenn Treibmittel verbraucht wird.) Sie zeigen also eigentlich alle in die gleiche Richtung, nämlich durch den Schwerpunkt. Das macht sie übrigens für die Lageregelung fast unbrauchbar.

Antworten (1)

Jede der drei Ionenschubeinheiten mit einem Durchmesser von 30 Zentimetern (12 Zoll) von Dawn ist in zwei Achsen beweglich, um eine Verschiebung des Massenschwerpunkts des Raumfahrzeugs während der Mission zu ermöglichen. Dies ermöglicht es dem Lagesteuerungssystem auch, die Ionentriebwerke zu verwenden, um dabei zu helfen, die Lage des Raumfahrzeugs zu steuern.

Der gleiche Artikel schreibt weiter zu sagen

Zwei Ionenantriebsmotoren sind erforderlich, um eine ausreichende Lebensdauer des Triebwerks für den Abschluss der Mission zu gewährleisten, und der dritte Motor dient als Ersatz.

Weitere Informationen finden Sie unter: http://dawn.jpl.nasa.gov/technology/ion_prop.asp#sthash.IOhMDaGr.dpuf

Aber warum drei Motoren?
@Erik Der oben verlinkte Artikel beantwortet diese Frage; Ich werde meinen Beitrag mit einem Blockzitat aktualisieren
Interessantes Zeug. Ich schätze, etwas an der Ionen-Engine verschlechtert sich mit der Zeit oder hat eine niedrige MTBF.
Der Motor ist ein komplexes Instrument (+: Es ist immer eine gute Idee, etwas Redundanz in das System einzubauen - zumal der Motor nicht für eine manuelle Wartung verfügbar wäre ... Werfen Sie einen Blick auf die Wikipedia-Artikel über Ionentriebwerke
Redundanzen einzubauen ist nicht immer eine gute Idee. Es ist oft ein Kompromiss. Sonst hätten 777er 10 Triebwerke. Allerdings scheint es ein guter Kompromiss für Ionenmotoren zu sein.
Das Zitat sagt, warum drei. Für die erforderliche Gesamtlebensdauer (Treibstoffdurchführung) werden zwei Triebwerke benötigt. Die dritte Engine dient der Redundanz für den Fall, dass eine oder beide der ersten beiden ihre Nennlebensdauer nicht erreichen.
@MarkAdler ja - dieses Zitat ist gut und wurde nach meinem Kommentar hinzugefügt.
@Erik Die Erosion des Beschleunigungsgitters ist bei Ionentriebwerken unvermeidlich. Es ist vorhersehbar, leicht messbar durch Leistungsabfall, aber leider auch sicher. Für eine kurze Einführung zum Elektroantrieb siehe zB Choueiri, Edgar Y. (2009). Neue Morgendämmerung der elektrischen Rakete. Der Ionenantrieb (PDF)
Warum hat die Raumsonde Dawn drei Ionentriebwerke in unterschiedlichen Winkeln?
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