Wie könnte das Landedatum von Perseverance Rover unabhängig vom 26-tägigen Startfenster festgelegt werden?

Ich bin mir dieser Frage aus dem Jahr 2018 von @uhoh sehr bewusst - Warum sollte das Ankunftsdatum von InSight auf dem Mars festgelegt und unabhängig vom Startdatum sein? . Ich wurde von einer ähnlichen Frage hierher geführt, die mir nach dem Lesen dieses Artikels in den Sinn kam, in der es heißt:

Egal, an welchem ​​Tag Perseverance vom 17. Juli bis zum August startet. 11 Startphase wird es am 18. Februar 2021 am Jezero-Krater des Mars landen.

Ich bin mit den Antworten auf die frühere Frage nicht zufrieden, in der es hauptsächlich um ein paar Gründe geht -

  1. „Operationsplanung“ bezieht sich auf die Abfolge des Sendens von Daten für EDL und danach durch MRO und Mars Odyssey Orbiter. Ich habe die Umlaufzeit dieser beiden Raumfahrzeuge überprüft und sie beträgt 35,5 Stunden bzw. 2 Stunden. Unabhängig davon, mit welcher Konfiguration Sie beginnen, erreichen sie dieselbe Konfiguration in 71 Stunden [LCM (35,5, 2)]. Das rechtfertigt nicht das feste Landedatum unabhängig vom 26-tägigen Startfenster.

  2. Über die Trägerrakete überschüssige Energie ( C 3 ), die unter Berücksichtigung der jeweiligen Nutzlastmasse (InSight [ ≈ 700kg ] und März 2020 [ ≈ 1100 kg]), haben einen C3-Wert von etwa 60 K M 2 / S 2 . Siehe meine Nutzlastmasse vs. C 3 Diagramm für Atlas V in 401- und 541-Konfigurationen hier erstellt mit der Launch Vehicle Performance- Website der NASA. Die Antwort lautet dann, da wir weit mehr Energie haben, als für die Marsmission benötigt wird ( C 3 = 12 K M 2 / S 2 ; aus Wikipedia), daher ermöglicht es uns, das Landedatum mit hoher Präzision auszuwählen. Wie? Die Diskussion führt dann dazu, dass das Landedatum so gewählt wird, dass es zwischen Thanksgiving und Weihnachten liegt, aber ich glaube nicht, dass ein solcher PR-Fall für Februar 2021 gemacht werden kann.

Ich suche nach einer nachvollziehbaren Erklärung, warum bei der Mission Mars 2020 das Landedatum unabhängig vom Startdatum (innerhalb des Fensters) ist.

Ich bin froh, dass Sie das gefragt haben, und ich stimme zu, dass Ihre Frage nicht durch diese Antworten beantwortet wird, sondern zusammen mit Antworten auf Wie wurde Junos Ankunft am Abend des 4. Juli geplant? (unter meiner Frage verlinkt) Ich hatte das Gefühl, eine gute Idee zu haben; die choreografie der direkten interplanetarischen landebahn zu einem bestimmten ort mit einer schmalen landeellipse und den beiden mitfliegenden marco-cubesats erforderte eine sorgfältige optimierung des ganzen. Hoffentlich ist eine Antwort hier, die auf der Perseverance-Mission basiert, endgültig.
Ich habe derzeit keine Verbindungen, aber in meiner Vision ist es Teil der "Lektionen", die die NASA aus vielen interplanetaren Missionen gelernt hat. Es ist jetzt übliche Praxis, nicht nur für Ausdauer und Einsicht. Das Personalmanagement und die Betriebsplanung/-umplanung erschienen viel schwieriger und stressiger als die Berechnung verschiedener Raketenflugbahnen für verschiedene Daten. Ich weiß, dass die Dragonfly-Sonde auch ein festes Ankunftsdatum auf Titan hat.
Großes Update dazu. Jetzt verstehe ich die Argumentation wirklich voll :-)
Punkt 1 erwähnt die 35,5-stündige und 2-stündige Umlaufbahn von MRO und Mars Odyssey. Man muss auch die 24,6-stündige Rotationsperiode des Mars berücksichtigen. Es spielt keine Rolle, ob sich die beiden Satelliten alle 71 Stunden "treffen", wenn der Landeplatz auf der anderen Seite des Planeten liegt! (Oder auch nur außerhalb der Sichtweite eines der beiden Raumschiffe.)
@JohnHoltz WAHR! Wie habe ich das vergessen? Es geht nicht nur darum, dass die beiden Raumschiffe für die EDL-Abdeckung "auf derselben Linie sind" (nehme ich an?), sondern auch, auf welcher Seite des Planeten sie sich relativ zum Landeplatz ausrichten. Vielen Dank für den Hinweis!

Antworten (1)

Es ist eine bewusste Wahl. Siehe diesen Tweet von Tory Bruno, CEO von ULA, der die Mission startet. Dies sagt uns jedoch natürlich nicht die genaue Begründung für das Datum.

Warum das so ist, ist eigentlich etwas komplexer. Das JPL hat kürzlich ein Papier zu genau diesem Thema veröffentlicht. Es gibt eine Reihe von Faktoren, um ein Startdatum auszuwählen. Für Perseverance wollen sie, wie bei jedem Lander, die Abdeckung während der EDL-Periode maximieren. Es stellt sich heraus, dass die Delta-V-Anforderungen für einen Start während des gesamten Zeitfensters nahezu identisch sind, ein paar Tage machen keinen großen Unterschied. Es spielen viele Faktoren eine Rolle, die Sie unten sehen können.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Grundsätzlich gibt es einen Kompromiss zwischen 3 verschiedenen Faktoren, die das Ankunftsdatum bestimmen. Das bei der Ankunft auf dem Mars erforderliche Delta-V (rote Kurven), die beim Verlassen des Mars erforderliche Energie (rote Kurve) und die Abdeckung der Satelliten, die während der EDL auf dem Mars verfügbar sind, insbesondere MRO. Um diese Satelliten genau an der richtigen Stelle zu positionieren, braucht es viel Zeit, da sie nicht viel Treibstoff haben, und sie mussten Jahre im Voraus planen, wo sie tatsächlich sein sollten. Bereits 2018 haben sie (MRO und MAVEN) damit begonnen, ihre Umlaufbahn so anzupassen, dass sie genau an der richtigen Stelle ist, um die Landetelemetrie von Perseverance optimal zu empfangen. Wie Sie aus dem obigen Diagramm ersehen können, wird das Fenster nur wenige Tage dauern, und angesichts der Tatsache, dass der zusätzliche Kraftstoffbedarf in diesem Zeitraum vernachlässigbar ist,

'Orbital Design Zauberei' haha!!! Vielleicht brauche ich ein paar Stunden in orbitaler Zauberei, um es zu entziffern. Danke, dass du ihn gefragt hast :)
@OrangeDurito Wir können in Stack Exchange so viele (vernünftige) Fragen stellen, wie wir möchten. Wenn Sie eine neue Frage zum Orbitaldesign stellen möchten, wie z. B. „Warum war es auch notwendig, 2018 mit der Änderung der Umlaufbahn von MRO und MAVEN zu beginnen, um sich auf Perseverance vorzubereiten, da die Landezeit bereits für sie optimiert war?“ Ich denke, es wird einige neue und interessante Antworten geben.
Vielen Dank für das Papier! Dies klärt tatsächlich das Geheimnis. Übrigens, könnten Sie bitte den zweiten Faktor erklären, dh „die Energie, die beim Verlassen des Mars benötigt wird (rote Kurve)“? Danke noch einmal!
Es gibt zwei Teile, die Energie, die Sie von der Erde zum Mars verlassen müssen, und die Energie, die Sie loswerden müssen, wenn Sie den Mars erreichen. Die rote Kurve ist die zweite davon.
Wie könnte das Landedatum von Perseverance Rover unabhängig vom 26-tägigen Startfenster festgelegt werden?
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