Wie kam das Kepler-Teleskop auf seine Umlaufbahn?

Aus dem von Ihnen präsentierten Diagramm geht hervor, dass es sich nach dem ersten dieser beiden Zündungen (der zweiten Zündung der zweiten Stufe) in einer elliptischen Erdumlaufbahn befand ("94 x 1180 n.mi"). Ungefähr eine Minute später, immer noch ziemlich genau auf dem Perigäum dieser Umlaufbahn, leuchtete die dritte Stufe auf und brannte 90 Sekunden lang. Am Ende befand es sich in einer hyperbolischen Erdumlaufbahn mit Perigäum 99 n.mi. Auf dieser Umlaufbahn entkommt er der Erde und wird langsamer, je weiter er sich entfernt. Wäre die Erde ganz allein im Universum gewesen, hätte sie sich einer Geschwindigkeit von angenähert$\sqrt{0.61} = 0.78 km/s$als sich die Entfernung zur Erde der Unendlichkeit näherte. Tatsächlich wird der Einfluss der Sonne jedoch zur dominierenden Überlegung, sobald Sie mehr als eine Million km oder so von der Erde entfernt sind, und aus dieser Perspektive befand sie sich jetzt in einer ähnlichen Umlaufbahn wie die der Erde, modifiziert um diese 0,78 km / s, und die Richtung wurde so gewählt, dass dies eine Ellipse war, die etwas größer als die Erdumlaufbahn war, die etwas länger dauert, so dass sie langsam hinter der Erde abfiel.

Wenn sie hier tatsächlich richtig zitiert wurden, dann hat Ihr Professor in diesem Fall nicht ganz recht.

Eine Darstellung der ersten paar Tage (nicht gezeigt) zeigt eine konturlose Abweichung von der Erde in eine heliozentrische Umlaufbahn, keine Spiralbewegung.

Trotzdem gibt es Spiralen!

Je nachdem, was Sie für das Zentrum Ihres Diagramms wählen und ob sich Ihr Rahmen einmal im Jahr dreht oder "Inertial ¹ " ist, kann es absolut wie eine Spirale um die Erde aussehen!

Und ich kann verstehen, warum man annehmen könnte, nachdem man das spiralförmige Muster gesehen hat und nicht bemerkt hat, dass es in irgendeinem Rahmen immer so aussieht, dass man denken könnte, dass es wie ein Raumschiff aussieht, das sich spiralförmig von der Erde wegbewegt, vielleicht unter Ionenantrieb.

Aber so sehen Körper in ähnlichen Umlaufbahnen aus, wenn ihre Perioden sehr leicht unterschiedlich sind und eine oder beide leicht elliptisch sind.

Die Diagramme der beiden STEREO-Raumschiffe werden auch ungefähr so ​​​​aussehen, außer dass es ein Paar gegenläufiger Umlaufbahnen gibt, da eine führt und eine nacheilt.

In den Diagrammen sind die Entfernungen in Kilometern angegeben, und die Daten stammen seit dem Start alle 6 Stunden von JPLs Horizons2009-03-07 04:57 .

¹ kein rotierender Rahmen, aber immer noch beschleunigend, weil sich der Ursprung mit der Erde bewegt

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

class Body(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

def rotz(vecs, th):
    x, y, z = vecs
    cth, sth = np.cos(th), np.sin(th)
    xrot = x * cth - y * sth
    yrot = y * cth + x * sth
    return np.vstack((xrot, yrot, z))

fnames = ('Kepler Sun full horizons_results.txt',
          'Kepler Earth full horizons_results.txt',
          'Kepler Kepler full horizons_results.txt')

bodies = []
for fname in fnames:

    with open(fname, 'r') as infile:
        lines = infile.read().splitlines()

    iSOE = [i for i, line in enumerate(lines) if "$$SOE" in line][0]
    iEOE = [i for i, line in enumerate(lines) if "$$EOE" in line][0]

    print(iSOE, iEOE, lines[iSOE], lines[iEOE])
    lines = [line.split(',') for line in lines[iSOE+1:iEOE]]
    JD  = np.array([float(line[0]) for line in lines])
    pos = np.array([[float(item) for item in line[2:5]] for line in lines])
    vel = np.array([[float(item) for item in line[5:8]] for line in lines])

    b = Body(fname.split()[0])
    b.JD = JD
    b.pos = pos.T.copy()
    b.vel = vel.T.copy()

    bodies.append(b)

sun, earth, kepler = bodies

days = kepler.JD - kepler.JD[0]

x, y, z = earth.pos - sun.pos
theta = np.arctan2(y, x)

for body in bodies:
    body.posr = rotz(body.pos, -theta)

if True:
    plt.figure()
    plt.subplot(2, 2, 1)
    x, y, z = kepler.pos - earth.pos
    plt.plot(x, y, '-r', linewidth=1.0)
    plt.plot([0], [0], 'ob')
    plt.gca().set_aspect('equal')
    plt.title('Kepler minus Earth "inertial"')

    plt.subplot(2, 2, 2)
    x, y, z = kepler.posr - earth.posr
    plt.plot(x, y, '-r', linewidth=1.0)
    plt.plot([0], [0], 'ob')
    plt.gca().set_aspect('equal')
    plt.title('Kepler minus Earth rotating')

    plt.subplot(2, 2, 3)
    x, y, z = earth.pos - sun.pos
    plt.plot(x, y, '-b', linewidth=1.5)
    x, y, z = kepler.pos - sun.pos
    plt.plot(x, y, '-r', linewidth=1.0)
    plt.plot([0], [0], 'oy')
    plt.gca().set_aspect('equal')
    plt.title('Kepler & Earth  minus Sun "inertial"')

    plt.subplot(2, 2, 4)
    x, y, z = earth.posr - sun.posr
    plt.plot(x, y, '-b', linewidth=2.5)
    x, y, z = kepler.posr - sun.posr
    plt.plot(x, y, '-r', linewidth=1.0)
    plt.plot([0], [0], 'oy')
    plt.gca().set_aspect('equal')
    plt.title('Kepler & Earth  minus Sun rotating')
    plt.show()