Wenn die lange Umlaufbahn von Juno eine geringere Rate an Strahlenschäden bedeutet, warum dann die geplante kurze Umlaufbahn?

Das Juno-Raumschiff (ebenfalls Wikipedia , Start 05. August 2011, Einsetzen in die Jupiterbahn 05. Juli 2016) war für eine Verbrennung geplant, um seine Dauer von etwa 54 Tagen auf 14 Tage zu verkürzen, während eine ähnlich herausfordernde Perijove in geringer Höhe von nur beibehalten wurde 4000 km über dem Äquator des Planeten. Zu den technischen Herausforderungen gehört die intensive Strahlung in der Nähe von Jupiter aufgrund von Partikeln, die im starken Magnetfeld des Planeten eingeschlossen sind. Dies führte zu einigen extremen Maßnahmen, einschließlich des 1 cm dicken Tantalum Juno Radiation Vault zum Schutz von rund 200 kg elektronischer Ausrüstung.

Es beendete seinen ersten periJove am 27. August 2016, und am zweiten periJove sollte es am 19. Oktober 2016 die Bahn reduzierende Verbrennung ausführen. Aufgrund möglicher Probleme mit dem Antriebssystem, die vor der geplanten Verbrennung in der Telemetrie entdeckt wurden, wurde sie verschoben. Die Verbrennung wurde bei keiner nachfolgenden Verbrennung durchgeführt, und nun scheint die Entscheidung getroffen worden zu sein, Juno für die Dauer der Mission in der längeren Umlaufbahn zu belassen, so Juno von Space Daily, um in der aktuellen Umlaufbahn um Jupiter zu bleiben .

Der Artikel sagt:

Die größere 53-Tage-Umlaufbahn von Juno ermöglicht „Bonuswissenschaft“, die nicht Teil des ursprünglichen Missionsdesigns war. Juno wird weiter die Weiten der Jupiter-Magnetosphäre erforschen – die Region des Weltraums, die von Jupiters Magnetfeld dominiert wird – einschließlich des fernen Magnetschweifs, der südlichen Magnetosphäre und der magnetosphärischen Grenzregion, die als Magnetopause bezeichnet wird. Das Verständnis der Magnetosphären und ihrer Wechselwirkung mit dem Sonnenwind sind wichtige wissenschaftliche Ziele der Heliophysics Science Division der NASA.

„Ein weiterer wichtiger Vorteil der längeren Umlaufbahn ist, dass Juno weniger Zeit in den starken Strahlungsgürteln auf jeder Umlaufbahn verbringen wird“, sagte Scott Bolton, Hauptforscher von Juno vom Southwest Research Institute in San Antonio. "Dies ist von Bedeutung, da Strahlung der lebensbegrenzende Faktor für Juno war."

Frage: Was war der Zweck der geplanten Änderung von 53 Tagen auf 14 Tage? In Anbetracht der Vorteile, in der längeren Umlaufbahn zu bleiben, was waren die noch überzeugenderen Vorteile der kurzen Umlaufbahn?

unten: Plot von Junos ursprünglich geplanter Umlaufbahn aus historischen Kernen ( Quelle und Plot hier beschrieben ) in der JPL Horizions - Datenbank. Juno bleibt in einer einzigen Ebene, aber mit einem reduzierten ApoJove. Die Präzession der Apsiden in der Ebene ist auf Jupiters beträchtliche Abflachung und Größe zurückzuführen J 2 . Links: Projektion in die YZ-Ebene der J2000-Ekliptik. Rechts: XZ-Flugzeug, zufällig ist es in dieser Ansicht aufgrund des Missionsplans relativ zu Jupiters Umlaufbahn von der Seite.

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oben: Skizze einiger unterer 14-Tage-Bahnen von Juno und Illustration der stärksten Strahlungsbänder in der Nähe von Jupiter. Aus der Los Angeles Times

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oben: "Animation von Jupiters Synchrotronstrahlungstorus. Kredit: NASA/JPL - Caltech". Aus dem Blog der Vatikanischen Sternwarte

Ich denke, die Bonus-Wissenschaftssache ist ein Euphemismus dafür, das Beste aus dem zu machen, was sie haben, nicht, dass es ein glücklicher Zufall wäre.
@GdD glaubst du nicht, dass die längere Umlaufbahn überhaupt Vorteile hatte? Natürlich hält man die Dinge in Pressemitteilungen positiv, teilweise weil Schlagzeilenschreiber immer nach der schlechten Seite jeder Nachricht suchen, aber hätte die Umlaufbahnplanung ein Gleichgewicht zwischen potenziellen Vor- und Nachteilen sowohl für längere als auch für kürzere Umlaufbahnen beinhalten können?
Ich denke, wenn der potenzielle Vorteil einer höheren Umlaufbahn so groß wäre, hätten sie die Mission mit einigen von ihnen vor dem Abstiegsbrand geplant @uhoh. Die technischen Herausforderungen und Kosten eines Designs für eine enge Umlaufbahn bedeuten, dass dies gute Gründe gehabt haben muss.
@GdD Sie scheinen ein einachsiges Paradigma erzwingen zu wollen. Sie können gleichzeitig einen guten Grund haben, etwas zu tun, und einen guten Grund , es nicht zu tun . Es könnte mehrere Überlegungen geben. Ich sage nicht, dass Ihre Schlussfolgerung falsch ist, sondern sage nur, dass es mehrere wichtige Faktoren geben könnte, die über das hinausgehen, was in einem bestimmten Artikel erwähnt wird.
Aus diesem Grund haben Sie die Frage @uhoh gestellt, und ich denke, sie ist gut. Ich beantworte das nicht, weil ich keine harten Daten habe.
Eine hohe Umlaufbahn bedeutet, Wochen oder Monate in der Nähe der Apoapsis und knappe Stunden in der Nähe der Periapsis zu verbringen. Das Fahrzeug erleidet weniger Schaden pro Stunde, aber viel mehr pro Umlauf. Wenn es heißt "einige Daten holen, zur Erde senden, Wissenschaftler ein paar Wochen vor der nächsten Datenaufnahme analysieren lassen", funktioniert es gut - Sie erhalten weniger hochauflösende Daten von hoher Qualität, aber über einen längeren Zeitraum verteilt (Beobachtung von niedrigen -Geschwindigkeitsänderungen). Wenn Sie mehr Daten möchten , wie z. B. einen kontinuierlichen Stream, sind Sie mit einem niedrigen Orbit besser dran, der die hochauflösenden Daten (und Schäden) kontinuierlich erzeugt, als mit einem kurzen Datenstoß + Schaden + langem Schaden mit geringer Intensität.

Antworten (2)

Geld. Die Mission wurde mit einer Kostenobergrenze vorgeschlagen, die die Betriebskosten umfasst. Die wissenschaftlichen Ziele könnten mit einer kürzeren Primärmission und daher geringeren Kosten unter Verwendung engerer Umlaufbahnen erreicht werden.

Ich hatte eine Vermutung :) Auf der Personalseite, kann Personal gemultiplext werden? Werden die Menschen mit 53 Tagen zwischen den Vorbeiflügen mehr Zeit mit anderen Dingen verbringen als mit 14 Tagen?
Das Wissenschaftsteam sollte in der Lage sein, etwas annähernd proportional herunterzufahren, aber das Ingenieurteam wäre nur in der Lage, ein wenig herunterzufahren. Die Aktivitätsplanung würde reduziert, aber die Überwachung und Verwaltung von Raumfahrzeugen ist eher eine Funktion der Zeit als der Aktivitäten. Ich vermute, dass das Juno-Team genau diese Trades in Betracht zieht, während wir hier sprechen, um zu sehen, wie lange sie ihre bereits genehmigten Mittel ausdehnen können.
Ich widerspreche Ihnen nicht, es ist eine interessante Antwort. Hast du irgendwelche Links zu Beweisen darüber?
@GdD, Mark Adler arbeitet bei JPL. Ich habe kürzlich auch an einem Vortrag von Steve Levin, Wissenschaftler des Juno-Projekts, teilgenommen, und er gab die gleiche Erklärung ab.
Ich stelle die Herkunft @pericynthion nicht in Frage, ich hatte gehofft, mehr zu erfahren, wenn Dokumente zum Lesen verfügbar wären.
@GdD Phys.org leistet ziemlich gute Arbeit bei der Berichterstattung. „ Die Mission muss um zig Millionen zusätzliche Dollar verlängert werden, wenn Wissenschaftler alles im Rahmen des ursprünglichen Plans einsammeln sollen. Es ist bereits eine Milliarden-Dollar-Mission .“ Wie aus NASA-Quellen in dieser Antwort dokumentiert , wäre die Strahlenbelastung im unteren Orbit schlimmer gewesen, also muss es einen anderen Grund gegeben haben, es dort anzubringen. Keine vollständige Antwort, aber Kommentare sind keine vollständigen Fragen.

Ich sehe mehrere Gründe für diese kürzeren Umlaufbahnen.

  • Zunächst einmal muss man feststellen, dass sich die Sonde in einer polaren Umlaufbahn um Jupiter befindet. Eines der Ziele der Mission ist es, mehrere "Karten" von Jupiter zu erstellen (Jupiters Gravitations- und Magnetfelder, Variationen in der atmosphärischen Zusammensetzung usw.), je kürzer die Umlaufbahn ist, desto mehr Daten erhalten Sie für eine festgelegte Zeitspanne (z die Lebensdauer der Sonde).

  • Wenn Sie die gleiche Anzahl von Umläufen machen möchten, aber mit dem längeren, würde es 34 mal 53,5 Tage = 1819 Tage (~ 5 Jahre) dauern, anstatt 34 x 14 Tage = 476 (~ 15 Monate) für den kürzeren. Der im OP zitierte Wikipedia-Artikel erwähnte, dass die Umlaufbahnkonfiguration es dem Solarpanel der Sonde ermöglicht, immer der Sonne zugewandt zu sein. Mit einer Missionszeit von etwa 5 Jahren und dem Wissen, dass Jupiter eine Umlaufzeit von 11,86 Jahren hat, können Sie daraus schließen, dass die Sonde bei mindestens wenigen Umlaufbahnen in den Schatten des Jupiter geraten wäre, also ohne die Möglichkeit, sich durch seine Sonnenkollektoren mit Energie zu versorgen .

  • nicht zuletzt ermöglichen die besagten polaren Umlaufbahnen der Sonde, mit minimalem Kontakt mit Jupiters dichten Strahlungsgürteln zu navigieren

    Diese Umlaufbahnen minimieren den Kontakt mit Jupiters dichten Strahlungsgürteln, die die Elektronik von Raumfahrzeugen und Sonnenkollektoren beschädigen können, indem sie eine Lücke in der Strahlungshülle in der Nähe des Planeten ausnutzen und eine Region mit minimaler Strahlung passieren

Vielen Dank! Zu Punkt 1 wird die Lebensdauer nicht unbedingt in Uhrzeit gemessen. Zum Beispiel hängt die Akkumulation von Strahlendosis und -schaden vom jeweiligen Pfad ab und kann besser durch die Anzahl und Dauer der engen Durchgänge und die Drehung der Apsis dargestellt werden. Punkt 2; Das ist ein guter Punkt! Wenn der PeriJove auf der anderen Seite ist, gibt es nicht genug Treibstoff, um die unvermeidliche Sonnenfinsternis zu vermeiden. Wenn Sie irgendwo herausfinden können, wie bald es sein wird, und die Informationen und den Link zu Ihrer Antwort hinzufügen können, wäre das großartig!
Punkt 3 verstehe ich nicht - es sieht für mich so aus, als würde die längere Umlaufbahn tatsächlich weiter von den Strahlungsbändern entfernt sein als die nähere.
Gern geschehen. Ich stimme Ihrem Kommentar zu Punkt 1 zu. Aber für eine bestimmte Strahlungsmenge, die das Design zulässt, verringern Sie jedes andere Ausfallrisiko, das die Mission verkürzt. Zu Punkt 2 werde ich mal recherchieren.
Zu Punkt 3 weiß ich ehrlich gesagt nicht was ich davon halten soll. Sie können zwei Umlaufbahnen mit ähnlichen Perioden haben (sagen wir 30 Tage), aber eine sehr elliptische mit einem sehr niedrigen PeriJove (und Strahlung +++) und eine kreisförmigere mit einem konstanten Strahlungsniveau. Aber hier habe ich darüber gesprochen, wo um Jupiter herum die Sonde vorbeifliegt, und Sie können auf dem Bild sehen, das "stärkste Strahlungsbänder in der Nähe von Jupiter" zeigt, dass es fast keine Strahlung an den Polen gibt.
Wenn die lange Umlaufbahn von Juno eine geringere Rate an Strahlenschäden bedeutet, warum dann die geplante kurze Umlaufbahn?
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