Wie werden JWST-Tanks verblüfft, um Schwappen zu dämpfen?

Nachdem JWST in eine neue Ausrichtung geschwenkt ist, muss es dann schwappenden Kraftstoff in den Tanks „beruhigen“, bevor das Feinführungssystem (FGS) das neue wissenschaftliche Ziel erfassen kann. Die Zeit, die für Schwenken, Absetzen und FGS-Erfassung benötigt wird, wird dem Forschungsprojekt, das sie anfordert, als Overhead in Rechnung gestellt. Die Einschwingzeiten betragen normalerweise 30 Sekunden, können aber bis zu 20 Minuten dauern.

Die Dauer der Schwenkbewegungen ist eine Funktion der Länge der Bewegung. Die Bewegungsgeschwindigkeit wird zum Teil durch die Notwendigkeit bestimmt, die Einschwingzeiten innerhalb bestimmter Grenzen zu halten, sowie durch den Wunsch, die neue Ausrichtung so schnell wie möglich zu erreichen. Bei Schwenkbewegungen zwischen 25 Zoll und 3° ist die Schwenkgeschwindigkeit langsamer als bei kürzeren oder längeren Schwenkbewegungen, um aufregende Schwappmodi des Treibmittels in den Tanks zu vermeiden. Einmal angeregt, kann das Schwappen des Treibmittels lange dauern, bis es gedämpft ist (mehr als 20 Minuten in manchen Fällen).

https://jwst-docs.stsci.edu/jwst-observatory-hardware/jwst-spacecraft-bus/jwst-attitude-control-subsystem

Der JWST verfügt über eine Metallvorrichtung (als „Schwamm“ bezeichnet) in Treibmitteltanks, um den Auslass mit Kraftstoff bedeckt zu halten, was jedoch ein Schwappen nicht verhindert. Eine Elastomermembran könnte das Schwappen dämpfen, aber die Masse der Membran kann mit der des Tanks mithalten. Elastomere sind für mehrjährige Einsätze nicht geeignet. https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20170000667/downloads/20170000667.pdf

Schwappen ist ein gut bekanntes und ausführlich untersuchtes Problem für Raumfahrzeuge. Da genaues Zeigen erforderlich ist, ist Slosh für JWST besonders problematisch.

Beim Schiffs- und Luftfahrtdesign wird Schwappen durch Verwirren und Minimieren des Volumens einzelner Tanks bewältigt. Flüssigkeiten werden häufig während des Durchgangs zwischen Tanks umgefüllt, um die Tanks entweder voll oder leer zu halten, um die freie Oberfläche zu minimieren. Diese Strategien würden Massen- und Zuverlässigkeitsstrafen für JWST nach sich ziehen.

JWST könnte das Schwappen dämpfen, indem es die Tanks mit Polyester-Faserfüllung als Schallwand füllt. Es hat eine geringe Masse und ist mit Hydrazin chemisch kompatibel. https://www.spilltech.com/wcsstore/SpillTechUSCatalogAssetStore/Attachment/documents/ccg/POLYETHYLENE.pdf

Frage: Wie werden JWST-Tanks gedämpft, um Schwappen zu dämpfen?