Was ist die Quelle von Scott Manleys Verschwörung von Messengers Verlust des Perihermions am Ende der Mission?

Da sich bisher niemand gemeldet hat, um zu antworten, außer dem unglaublich hilfreichen Kommentar von @DavidHammen, werde ich eine Antwort auf meine eigene Frage schreiben.

Andere/andere Antworten sind mehr als willkommen!

Sein Link http://messenger.jhuapl.edu/About/Mission-Design.html#final-extended-mission verweist auf die finale Erweiterung der Messenger-Mission. Das ist eine wirklich schöne Zusammenfassung und erklärt die Dinge so gut, dass ich nicht weiß, wie ich zusammenfassen soll.

Stattdessen werde ich auf bestimmte Aspekte dieser seltsamen Wackelbewegungen hinweisen, die im Screenshot gezeigt werden.

Messenger befand sich in einer stark elliptischen polaren Umlaufbahn um einen Körper mit geringer Masse in der Nähe eines extrem massiven Körpers (der Sonne), sodass seine Umlaufbahn ständig angezogen und neu geformt wird, und es gab auch viele Umlaufbahnkorrekturmanöver.

Die Manöver waren gewohnt

a) Ausgleich der Störungseffekte, die die Mission vorzeitig beendet hätten, indem die Periapsis nach unten an die Oberfläche bewegt wurde, was das Ende der Mission verursachte.

b) Halten Sie die Periapsis über Breiten (und Längen) von Interesse, um bestimmte Merkmale besser zu untersuchen. Während die Periapsis-Höhen in der Größenordnung von 100 km oder weniger lagen, befand sich die Apoapsis weit oben in etwa 10.000 km Höhe.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Nähe zur Sonne andere Auswirkungen auf das Missionsdesign hatte. Messenger hatte einen Sonnenschirm und dieser musste auf die Sonne gerichtet bleiben, um eine Überhitzung zu vermeiden, während die Antenne auf die Erde gerichtet sein musste.

Außerdem ging die Kommunikation verloren, wenn die Sichtlinie von der Erde aus gesehen der Sonne zu nahe kam, wenn Merkur sich in der höheren Konjunktion befand.

Maneuver Calendar date dV(m/s) Purpose

MOI      18 Mar 2011   861.7   insert spacecraft into orbit around Mercury
OCM-1    15 Jun 2011    27.8   lower minimum altitude to 200 kilometers
OCM-2    26 Jul 2011     4.1   increase orbit period to 12 hours
OCM-3    07 Sep 2011    25.0   lower minimum altitude to 200 kilometers
OCM-4    24 Oct 2011     4.2   increase orbit period to 12 hours
OCM-5    05 Dec 2011    22.2   lower minimum altitude to 200 kilometers
OCM-6    03 Mar 2012    19.2   lower minimum altitude to 200 kilometers

First Extended Mission

OCM-7    16 Apr 2012    53.3   Decrease orbit period to 9.1 hours; deplete oxidizer
OCM-8    20 Apr 2012    31.5   Decrease orbit period to 8 hours

Second Extended Mission

OCM-9    17 Jun 2014     5.0   Target 25-km minimum altitude on 12 September 2014
                                Met 25.2-km minimum altitude on 12 September 2014

OCM-10   12 Sep 2014     8.6   Target 25-km minimum altitude on 24 October 2014
                                Met 25.4-km minimum altitude on 24 October 2014

OCM-11   24 Oct 2014    19.3   Target 25-km minimum altitude on 21 January 2015
                                Met 25.7-km minimum altitude on 21 January 2015

OCM-12   21 Jan 2015     9.7   Target 15-km minimum altitude on 1 March 2015
                                Met 14.9-km minimum altitude on 1 March 2015

Final Extended Mission

OCM-6    03 Mar 2012    19.2   lower minimum altitude to 200 kilometers
OCM-13   18 Mar 2015     3.1   Target 5.7-km minimum altitude above terrain on 2 April 2015
OCM-14   02 Apr 2015     3.0   Target 13.1-km minimum altitude above terrain on 6 April 2015
OCM-15   06 Apr 2015     1.8   Target 6.9-km minimum altitude above terrain on 14 April 2015
OCM-15A  08 Apr 2015     1.9   Target 6.9-km minimum altitude above terrain on 14 April 2015
OCM-16   14 Apr 2015     1.0   Target 9.0-km minimum altitude above terrain on 24 April 2015
OCM-17   24 Apr 2015     1.5   Raise minimum altitude to delay Mercury impact to 30 April 2015
OCM-18   28 Apr 2015     0.45   Raise minimum altitude to delay Mercury impact to 30 April 2015 at 19:26:01 UTC

Hier sind einige Daten aus der simulierten Umlaufbahn in der Horizons-Datenbank des JPL. Diese Lösung wurde 2015 überarbeitet. Messenger umkreiste Merkur alle 12 Stunden. Ich habe das oskulierende Orbital für Messenger im Orbit um Merkur mit einer Kadenz von 1 Stunde heruntergeladen. Jeder Datenpunkt ist der Median von 24 Werten über einen Tag, was die winzigen Schwankungen glättet, die die Tatsache bewirken, dass die Umlaufbahn nicht rein keplersch ist und daher oszillierende Elemente wackeln.

Die seltsam gekrümmten Wellen in Periapsis-Entfernung sind wahrscheinlich auf die stark elliptische Umlaufbahn zurückzuführen, die Messenger weit von Merkur entfernt bringt, so dass der Einfluss der Sonne stärker ist. Sie können sehen, dass das Wackeln der Periapsis abnimmt, wenn die Apoapsis abfällt. Ich bin mir jedoch nicht sicher, warum dieses Wackeln gegen Ende wieder zunimmt, obwohl die Apoapsis nur geringfügig zunimmt.

Ich glaube , dass diese Änderungen mit dem Winkel zwischen der Umlaufebene von Messenger und der Richtung der Gravitationsanziehung der Sonne korrelieren werden, aber hier ist mir die Puste ausgegangen ...

Dies ist eine sehr komplizierte und interessante Mission!