Xenon vs. Hydrazin, „Soll ich bleiben oder gehen?“ Dawn-Missionsentscheidungen

Ein Rad ist noch funktionsfähig (zumindest war es beim letzten Mal funktionsfähig), aber Dawn verwendet es nicht mehr. Der dritte Radausfall war im April dieses Jahres (2017 für diejenigen, die diese Antwort in Tausenden von Jahren lesen).

Ja, die Schwerkraft, die an den sehr langen Hebelarmen namens Solarpanels zieht, ist ein wesentlicher Treiber für den Hydrazinverbrauch, der umso schlimmer wird, je niedriger die Umlaufbahn ist. (Gezeitenkräfte gehen als$1/r^3$oder höhere Potenzen von$r$, also sind die Kräfte eine starke Funktion der Höhe.)

Bei diesem Hydrazinverbrauch geht es hauptsächlich um die Fluglage und nicht um die Aufrechterhaltung der Umlaufbahnparameter. Sie verwenden immer noch die Ionentriebwerke, um die Umlaufbahn anzupassen. Dieser Vorgang verbraucht jedoch auch Hydrazin, um die Ionentriebwerke in die gewünschte Richtung zu lenken, und für die Rollkontrolle während des Manövers.

Dieser Blogbeitrag von Marc erklärt mehr über die Reaktionsradsituation. Wenn Sie mehr über das Hydrazin-Budget im Endspiel erfahren möchten, können Sie versuchen, Marc eine E-Mail mit Ihren Fragen zu senden. Ich würde wetten, dass er antwortet, da er es liebt, über dieses Zeug zu reden. Sie finden seine E-Mail-Adresse auf people.nasa.gov.

Ich denke, dass Ihre Vermutung den mit dem Umlaufradius abnehmenden anspricht$(1/r)^n$,$n=3...\infty$der nichtkugelförmigen Terme für das Gravitationspotential sind wahrscheinlich der Schlüssel zum Problem. Dieser Effekt verstärkt sich, wenn Sie sich näher am Hauptkörper befinden.

Interessant wäre die Analyse der Eigenwerte des rotationsdynamischen Systems. Wenn man die Fahrzeugform betrachtet, kann man Diagramme wie dieses finden

Dieses Diagramm wurde unter Verwendung eines sphärischen Gravitationsmodells erstellt, jedoch unter Berücksichtigung der Assimetrien im Orbiter.$k_1, k_3 = f(I_1, I_2, I_3)$, und Eigenwerte sind proportional zu$\sqrt{\mu/a^3}$, wenn wir uns also im instabilen Fall befinden, wachsen die Instabilitäten schneller, wenn wir uns dem Zentralkörper nähern. Eine ähnliche Analyse könnte durchgeführt werden, einschließlich eines nicht kugelförmigen Gravitationsfeldkörpers.

Mehr ein Kommentar als eine Antwort. Schöne Frage übrigens.

EDIT: Link zum Erklärvideo

https://es.coursera.org/learn/spacecraft-dynamics-kinetics/lecture/DAQum/3-gravity-gradient-linear-stability-about-equilibria

Um die Frage zu beantworten, ob Sie bei Ceres bleiben oder woanders hingehen:

Dawn hat nicht mehr genug Xenon-Treibmittel, um in die Umlaufbahn um einen anderen Asteroiden zu gelangen. Es kann Ceres verlassen, danach aber nur noch einen Vorbeiflug machen.

Das vielversprechende Potenzial, Ceres in elliptischen Umlaufbahnen aus größerer Nähe als je zuvor zu beobachten, macht eine zweite ausgedehnte Mission dort äußerst attraktiv. Die NASA und das Gremium aus Wissenschaftlern und Ingenieuren, die zusammenkamen, um eine unabhängige, objektive Bewertung abzugeben, kamen zu dem Schluss, dass die weitere Erforschung von Ceres die wertvollste Aufgabe für das Raumschiff wäre. Es ist bemerkenswert, dass Dawn das einzige Raumschiff ist, das jemals zwei außerirdische Ziele umkreist hat, und selbst jetzt, nachdem es seine ursprünglichen Ziele deutlich übertroffen hat, in der Lage ist, Ceres zu verlassen und einem dritten einen kurzen Besuch abzustatten (obwohl es dafür nicht genug Xenon übrig hat). ein Drittel umkreisen), aber die Aussichten auf neue Entdeckungen bei Ceres sind zu groß, um sie sich entgehen zu lassen.

Für die zweite Missionserweiterung beabsichtigt die NASA, Dawn in eine elliptische Umlaufbahn zu bringen, die eine niedrigere Periapsis als frühere Umlaufbahnen hat:

Seit mehreren Monaten untersucht das Flugteam die Machbarkeit, das Raumschiff näher an Ceres heranzufliegen, als jemals ernsthaft in Betracht gezogen wurde. Dawn verbrachte 2015-2016 mehr als acht Monate damit, etwa 240 Meilen (385 Kilometer) über dem Zwergplaneten zu kreisen. Es bot spektakuläre Ausblicke auf mysteriöse Landschaften und sammelte eine Fülle von Daten, die weit über das hinausgingen, was das Team erwartet hatte. Dann flog Dawn während ihrer ersten ausgedehnten Mission für neue Beobachtungen in eine höhere Höhe. Jetzt machen Ingenieure Fortschritte bei der Entwicklung des Betriebs des Raumfahrzeugs in einer elliptischen Umlaufbahn, die es ihm ermöglichen würde, bei jeder Umdrehung für einige Minuten auf unter 125 Meilen (200 Kilometer) herabzustürzen. Ihre bisherigen Ergebnisse sind sehr ermutigend.