Warum sollten Keplers Zeigeprobleme minimiert werden, wenn man innerhalb der Ekliptik zielt?

Nachdem ich einige Artikel über die vorgeschlagenen neuen Verwendungen für das verkrüppelte Kepler-Weltraumobservatorium mit nur zwei von vier funktionierenden Reaktionsrädern gelesen habe, deuten mehrere Ideen darauf hin, dass Keplers Ausrichtungsprobleme minimiert würden, wenn es seine Kamera auf die Ebene der Ekliptik ausrichten würde .

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   Was kommt als nächstes für Kepler? ist ein Astrobites - Artikel, der die interessantesten Vorschläge zur Wiederverwendung des Kepler-Teleskops auflistet.

Eine der Ideen, die Keplers Verwendung für die Zielobjekte innerhalb der Ekliptik befürworten, ist dieser Vorschlag für A Survey of the Ecliptic Plane For Transiting Planets and Star Formation (PDF), der Folgendes erwähnt:

Dieses Weißbuch fordert die Verwendung von Kepler zur Durchführung einer Vermessung in der Ekliptikebene, um nach Planetentransiten um Sterne in hohen galaktischen Breiten zu suchen und Sternentstehungsregionen zu untersuchen, um die Physik sehr junger Sterne zu untersuchen, die von Kepler in seiner Hauptmission nicht untersucht wurden. Jüngste Analysen des Kepler-Projekts zeigen, dass die beste Ausrichtung des Raumfahrzeugs in der Ebene der Ekliptik möglich sein wird.

Der Vorschlag erscheint ansonsten vernünftig genug. Die Suche nach Planetentransiten gehörte ohnehin zu den Aufgaben des Kepler, dessen ursprüngliches Ziel es war, die Häufigkeit erdähnlicher Planeten um sonnenähnliche Sterne und seine Weitwinkelansicht zu bestimmen, wenn auch jahrelang überwacht, anstatt was jetzt vielleicht möglich wäre für Wochen.

Aber ich konnte keinen anderen Hinweis darauf finden, warum Kepler leichter zu kontrollieren wäre, wenn er auf Ziele innerhalb der Ekliptikebene zeigt. Dies scheint mir eher nicht intuitiv. Was sind die Gründe für diese Behauptung? Wurden irgendwelche Tests an den Lagekontrollfähigkeiten des aktuellen Kepler durchgeführt, die diese Theorie offiziell stützen würden?

Antworten (1)

Kepler hat vier Reaktionsräder, die so positioniert sind, dass das Lageregelungssystem einen Radausfall toleriert (dh wenn ein Rad ausfällt, sind alle drei Achsen noch steuerbar). Allerdings sind zwei von Keplers Rädern ausgefallen, und daher sind Operationen außerhalb des Nennwerts erforderlich.

Ball Aerospace, der Hauptauftragnehmer von Kepler, führte eine Vorstudie zum Betrieb auf zwei Rädern durch, deren Ergebnisse Teil der Aufforderung zur Einreichung von Whitepapers für alternative Missionen sind. Diese Ergänzung leistet gute Arbeit, um die relevantesten Punkte herauszuarbeiten:

3) Die Reaktionsräder können 4 Tage lang ausgerichtet bleiben, während sie das solare Drehmoment in den Y- und Z-Achsen absorbieren. Dies legt einen 4-Tages-Zyklus für das Handhaben des Radmomentums fest, obwohl ein häufigeres Handhaben zulässig ist.

4) Impuls in der X-Achse muss durch Rollen des Raumfahrzeugs absorbiert werden. Eine geringe Drift um die Ziellinie begrenzt die Sonne auf die XY-Ebene.

5) Maximale Ausrichtungsstabilität wird erreicht, wenn das Raumfahrzeug in die Geschwindigkeits- oder Gegengeschwindigkeitsvektoren ausgerichtet wird, wo die Sonne während der gesamten 4-Tages-Periode in der XY-Ebene bleibt.

Hier ist das Körperachsensystem, über das sie sprechen (aus der Aufforderung zur Einreichung von White Papers):Kepler-Achsen

Grundsätzlich muss also jedes Drehmoment in der X-Achse aufgenommen werden. Daher möchten Sie zur Minimierung des Rollbetrags das Drehmoment in dieser Achse ausgleichen (dh die Sonne in der XY-Ebene halten, da der Sonnenstrahlungsdruck die Hauptquelle für Lagestörungen ist). Dazu empfehlen sie, dass sich das Zielziel in der Ekliptikebene befindet, da die Sonne im Wesentlichen während der gesamten Aufnahmedauer (bis zu 4 Tage) in dieser XY-Ebene verbleibt. Dieses Diagramm aus der Ergänzung zeigt die Drift aufgrund des Sonnenstrahlungsdrucks über einen Zeitraum von 4 Tagen:

Roll-Drift-Plot

Wie man sieht, erwarten sie bei richtiger Einstellung relativ wenig Drift in der Rollachse. Das Papier enthält Diagramme wie diese für andere Einstellungsprofile, und sie weisen eine viel schnellere Drift auf.

Kombinieren Sie die Anforderung "Sonne in der XY-Ebene" mit der Tatsache, dass Sie Sonne auf den Solarfeldern benötigen, und Sie haben Ihre optimale Einstellung entweder entlang des Geschwindigkeitsvektors oder des Antigeschwindigkeitsvektors definiert, die beide in der Ekliptik liegen Flugzeug.

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