Das James Webb Space Telescope (JWST) wird eine unglaubliche Bereicherung für die wissenschaftliche Gemeinschaft sein, sobald es gestartet und betriebsbereit ist, aber die relativ kurze geplante Missionszeit wird dies zu einer zeitkritischen Operation machen.
Die geplante minimale Missionszeit beträgt 5 Jahre mit einer voraussichtlichen Lebensdauer des Raumfahrzeugs von 10 Jahren. Diese 5 Jahre kommen mir ziemlich kurz vor, wenn man bedenkt, dass das Teleskop nun länger verzögert wird, als es eigentlich hätte funktionieren sollen. Diese 5 Jahre werden auch von den 29 Jahren überstrahlt, die Hubble in Betrieb ist ( abgesehen von der Optikerberatung, die Hubble benötigte ).
JWST befindet sich möglicherweise in einer erheblich "komplizierteren" Umlaufbahn als Hubble, aber die Startkosten sind in den letzten Jahren erheblich gesunken . Daher wäre der Preis einer Trägerrakete für eine geplante Betankungsmission nur ein Bruchteil des gesamten JWST-Projekts.
Unter Berücksichtigung all dessen und der Tatsache, dass Hubble alle paar Jahre gewartet wurde:
Warum gibt es keine Pläne, JWST zu betanken und ist es überhaupt möglich?
(Nicht nach Dienstauftrag fragen wie die Frage: 1 , 2 , 3 )
Auf dem deutschen Wikipedia-Artikel über den JWST fand ich einen Hinweis auf die Möglichkeit, zum Auftanken an den JWST anzudocken.
Während der vorgesehenen Nutzungsdauer sind bisher keine Reparatur- und Wartungsmissionen vorgesehen; es gibt jedoch eine Vorrichtung, die eine nachträgliche Ergänzung der Treibstoffvorräte durch eine Robotermission ermöglichen würde.
Grob übersetzt zu:
In der vorgesehenen Nutzungsdauer sind keine Reparatur- und Wartungseinsätze geplant; Allerdings gibt es einen Mechanismus, der eine nachträgliche Ergänzung der Treibstoffvorräte durch eine Robotermission ermöglichen würde.
Es gibt keine Quelle für diese Informationen, daher kann es gut sein, dass sie veraltet oder völlig falsch sind, aber das gibt mir die Hoffnung, dass JWST nachtankbar sein könnte und es sein wird, wenn das erforderliche Budget bereitgestellt wird.
Unterseite (Sonnenseite) von JWST; Wikipedia
Kann der Nutzlastadapter für die Ariane 5 vielleicht als Andockmechanismus zum Auftanken verwendet werden oder könnte eine Sonde einfach an JWST andocken und ohne Treibstofftransfer für die Positionserhaltung verwendet werden?
Ich weiß, dass es mehrere Fragen zur Wartungsfreundlichkeit von JWST gab, zum Beispiel bei der Verwendung von Orion als Shuttle-Ersatz, aber ich frage nicht nach dem Wechseln der Instrumente, wie es mit Hubble gemacht wurde, sondern eher nach einem "einfachen" Neustart / Auftanken für die Stationshaltung.
Diese Frage stellt, wie der JWST gewartet wird, mit der Antwort, dass er nicht gewartet wird, weil:
Derzeit gibt es keine Wartungsfähigkeit, die für Missionen verwendet werden kann, die L2 umkreisen, und daher ist das Webb-Missionsdesign nicht auf eine Wartungsoption angewiesen.
Dies beantwortet die andere Frage zur Wartung, aber nicht meine zu den Betankungsmöglichkeiten, da es etwas völlig anderes ist, eine Shuttle-ähnliche Mission zur Wartung an JWST zu senden, als so etwas wie ein von einer Falcon 9 / Ariane 6 gestartetes ATV zum Auftanken zu senden / Neustart.
Ich kann mir einfach nicht vorstellen, dass weitere 200 Millionen USD für eine Trägerrakete und eine automatisierte Sonde nicht vertretbar wären, wenn eine Ausgabe von 2 % der Gesamtprojektkosten eine Verdoppelung der Lebensdauer bedeuten könnte.
Theoretisch möglich, aber nicht geplant.
Ein Nachtanken im Sinne des Ersatzes verbrauchten Treibstoffs im Antriebssystem ist theoretisch möglich. Diese Antwort liefert ein schönes Schema des Antriebssystems, und der Legende nach gibt es zumindest ein Ventil zum Auffüllen der Treibmitteltanks. Vermutlich könntest du wieder "nachfüllen", wenn die Treibstoffe aufgebraucht sind.
Dies wäre jedoch äußerst schwierig und gefährlich: Ich bezweifle, dass die Risiken eines Astronauten, der im Weltraum mit Hydrazin umgeht, akzeptabel wären, also muss ein Roboter dies tun. Dies würde einen sehr fortschrittlichen Roboter erfordern, und ich glaube nicht, dass wir diese Technologie noch haben. Ich bezweifle, dass eine solche Mission mit der verfügbaren Technologie und den verfügbaren Budgets machbar wäre.
Irgendwann wurde offenbar beschlossen, JWST genau für diesen Zweck einen dedizierten Docking-Ring hinzuzufügen, aber ich kann nicht bestätigen, ob dieser Docking-Ring noch existiert:
Die NASA fügt dem James Webb Space Telescope (JWST) einen Andockring hinzu, nur für den Fall, dass ein Besuch von Astronauten an Bord eines zukünftigen Erkundungsfahrzeugs der Orion-Crew erforderlich ist, um den Einsatz des Multimilliarden-Dollar-Observatoriums abzuschließen.
(aus: NASA Adds Docking Capability For Next Space Observatory , space.com, 2007)
Der Schnittstellenring der Trägerrakete, der das JWST mit der Ariane 5-Trägerrakete verbindet, kann jedoch möglicherweise als Alternative zum Andocken eines autonomen Raumfahrzeugs zur Bereitstellung von Lage- und Umlaufbahnkontrolle verwendet werden:
Laut Scott Willoughby, JWST-Programmmanager bei Northrop Grumman Aerospace Systems in Redondo Beach, Kalifornien, werden jedoch bescheidene Anstrengungen unternommen, um JWST wie Hubble „betriebsbereit“ zu machen. Das Luft- und Raumfahrtunternehmen ist der Hauptauftragnehmer der NASA für die Entwicklung und Integration von JWST und wurde mit der Bereitstellung eines „Trägerraketen-Schnittstellenrings“ am Teleskop beauftragt, der „von etwas erfasst“ werden könnte, sei es ein Astronaut oder ein ferngesteuerter Roboter, sagt Willoughby. Wenn ein Raumschiff nach L2 geschickt wird, um an JWST anzudocken, könnte es Reparaturen versuchen – oder, wenn das Observatorium gut funktioniert, einfach seinen Treibstofftank auffüllen, um seine Lebensdauer zu verlängern.
(aus: Is the James Webb Space Telescope „Too Big to Fail?“ , Scientific American, 2017)
Wenn ein Raumfahrzeug an JWST andockt, würde dies in jedem Fall eine Neukonfiguration der JWST-Steuerungssoftware erfordern, da sie die Lagesteuerung an das angedockte Raumfahrzeug delegieren müsste. Je nach Auslegung der Steuerungssoftware kann dies trivial oder sehr kompliziert sein.
Teilweise Antwort, zusätzlich zu dem oben Gesagten:
F: Ist es möglich, das James-Webb-Weltraumteleskop zu betanken?
A: Das hängt davon ab, ob der JWST seine Tanks/Rohrleitungen/Anschlüsse für einen Roboter zugänglich hat. (hatte noch keine Zeit, danach zu suchen, aber nach dem, was ich gesehen habe, denke ich, dass es ein Nein ist..)
(Der Bus scheint eine konische Raketenbasis zu haben, besteht die Basis auch aus einem Marman-Ring, an dem sich zukünftige Roboterarme festhalten?)
WENN es dann ... ja-ish:
Die MEV (Mission Extension Vehicles) von Northrop Grumman haben die Fähigkeit bewiesen, ein Fahrzeug physisch zu greifen und hart anzudocken, das zuvor nicht zum Andocken an ... irgendetwas ausgelegt war. Und damit ist das MEV in der Lage, bei Bedarf die Positionshaltung, Lageregelung und das Manövrieren bereitzustellen.
April 2021:
Erfolgreiches Andocken ebnet den Weg für zukünftige Orbit- und Lebensverlängerungsdienste durch Robotik
https://www.northropgrumman.com/space/space-logistics-services/
Das Mission Extension Vehicle-1 (MEV-1), das branchenweit erste Satelliten-Lebensverlängerungsfahrzeug, hat am 25. Februar 2020 sein erstes Andocken an einen Kundensatelliten, Intelsat IS-901, abgeschlossen. MEV ist für das Andocken an geostationäre Satelliten konzipiert, deren Treibstoff ist fast erschöpft. Sobald es mit seinem Kundensatelliten verbunden ist, verwendet MEV seine eigenen Triebwerke und Treibstoffvorräte, um die Lebensdauer des Satelliten zu verlängern. Wenn der Kunde den Service von MEV nicht mehr wünscht, dockt das Raumfahrzeug ab und fährt zum nächsten Kundensatelliten.
https://www.cnbc.com/2021/04/12/northrop-grumman-mev-2-spacecraft-services-intelsat-1002-.html
Das von Northrop Grumman gebaute Raumschiff namens MEV-2 dockte erfolgreich an den fast 18 Jahre alten Intelsat-Satelliten IS-10-02 an, ein Schritt, der dem Satelliten voraussichtlich weitere fünf Jahre Lebensdauer verleihen wird.
(Intelsat's IS-10-02 Satellit als MEV-2 sich zum Andocken näherte)
Aktuelle Versionen von MEV und seinen Peers sind für den LEO- oder EO-Betrieb ausgelegt. Die Vollzeitkontrolle über eine Distanz wie L2 für JWST würde angesichts der Zeitverzögerungen über diese Distanz einen etwas anderen und autonomeren Ansatz erfordern.
Der nächste Schritt ist das Tanken:
Robotic Satellite-Refueling Test wird auf der Raumstation fortgesetzt, 2013
Roboterbetankungsmission erfordert Dextre, der am Ende des riesigen Canadarm2-Roboterarms des umlaufenden Labors sitzt, um simulierte Betankungs- und Reparaturaufgaben auf einer waschmaschinengroßen Plattform durchzuführen, die an der Außenseite der Station befestigt ist.
Ziel des Experiments ist es, eine Technologie zu demonstrieren, die eines Tages umlaufende Satelliten roboterhaft reparieren und betanken könnte, wodurch ihre Lebensdauer verlängert und Satellitenbetreibern auf lange Sicht Milliarden von Dollar eingespart werden könnten. Solche Arbeiten können eine Herausforderung darstellen, da aktuelle Satelliten im Allgemeinen nicht für die Wartung ausgelegt sind.
Die ersten RRM-Experimente begannen letztes Jahr (2012), als Lotsen am Boden den zweiarmigen Dextre benutzten, um einige Drähte mit minimalem Abstand zu durchtrennen. Die letzte Runde von Aktivitäten wird komplexer und komplizierter sein, da Dextre mehr Drähte durchschneiden, Kappen abschrauben und simulierten Treibstoff pumpen wird, sagten NASA-Beamte.
https://www.space.com/19402-robotic-refueling-space-station-resumes.html
Orbit Fab demonstriert Satellitenbetankungstechnologie auf der Raumstation, 2019
Orbit Fab gab am 18. Juni bekannt, dass es die Tests eines Experiments namens Furphy auf der ISS abgeschlossen hat, das die Fähigkeit demonstriert, Wasser zwischen zwei Satellitenprüfständen zu übertragen. Am Ende der Tests wurde das Wasser in die stationseigene Wasserversorgung umgefüllt, erstmals versorgte eine private Nutzlast die Station auf diese Weise mit Wasser.
Obwohl:
Das Unternehmen hat anerkannt, dass es dem Markt einen Schritt voraus ist, da es noch keine Satellitenbetankungssysteme gibt und die meisten Satelliten nicht dafür ausgelegt sind, im Orbit betankt zu werden.
https://spacenews.com/orbit-fab-to-test-refueling-technology-on-iss/
https://spacenews.com/orbit-fab-demonstrates-satellite-refueling-technology-on-iss/
Mehr zu RRM:
Hoppla:
Robotic Refueling Mission 3 kann kryogenen Kraftstofftransfer nicht durchführen
http://www.parabolicarc.com/2019/04/22/robotic-refueling-mission-3-perform-cryogenic-fuel-transfer/
RRM hat sich ein festes Vermächtnis aufgebaut, indem es die Satellitenwartungsfähigkeiten demonstriert hat und dass die Wartung im Orbit technologisch bereit für die Implementierung ist. RRM startete im Juli 2011 an Bord des letzten Space-Shuttle-Flugs und war die letzte Nutzlast, die von einem Astronauten aus dem Shuttle-Laderaum entfernt wurde. Anschließend wurde es draußen auf einem Express Logistics Carrier montiert, der im Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, gebaut wurde. RRM demonstrierte und erprobte die Werkzeuge, Technologien und Techniken, die für die robotergestützte Betankung und Reparatur von Satelliten im Weltraum erforderlich sind, die nicht für die Wartung ausgelegt waren.
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/nasa-robotic-refueling-mission-departs-station
https://nexis.gsfc.nasa.gov/robotic_refueling_mission.html
Vor etwa einem Jahrzehnt wurde das Space Servicing Capabilities Office gegründet für:
RRM, wie hier zu sehen, war ein Projekt, Argon ein anderes:
Das Argon-System bestand aus einer Merkmalserkennungskamera und einer Software, die entwickelt wurde, um es einem zukünftigen Raumfahrzeug zu ermöglichen, roboterhaft an ein nicht kooperatives Raumfahrzeug anzudocken und es danach zu reparieren, zu betanken oder anderweitig zu warten.
In Tests zeichnen Argon-Sensoren Bilder des Raumfahrzeugziels auf, während es sich durch eine vorbestimmte Bewegung bewegt.
Das Argon-Projekt schloss die Integration im November 2011 ab und startete eine Bodentestkampagne, die im Herbst 2012 in einer End-to-End-Simulation von Annäherungsoperationen, Annäherung und Erfassung eines nicht kooperativen Raumfahrzeugziels gipfeln wird. Das Argon-Team wird eine Reihe immer ausgefeilterer Demonstrationen durchführen, die dem End-to-End-Test vorangehen. Zwei verschiedene Modelle für das Raumschiff GOES-12; ein geostationärer Satellit, der ein potenzieller Kandidat für eine Betankungsmission ist, verwendet worden.
Ende 2011 wurden Tests durchgeführt, die Trennungsabstände zwischen ungefähr 90 Metern und 1 Meter simulierten, wobei die Ziele statisch positioniert wurden oder eine Relativbewegung durch einen Laufkran simuliert wurde. Derzeit laufen Tests in der ssco-Anlage bei GSFC, wo die relative Bewegung zwischen Argon und dem Ziel mithilfe von Roboterbewegungsplattformen simuliert wird.
Parallel zur Argon-Testkampagne führt die ssco ein Entwicklungs- und Testprogramm durch, um die Roboterarmtechnologie mit einem Maiman-Ring-Erfassungswerkzeug zu integrieren, das verwendet werden kann, um das Zielraumschiff am Erfassungspunkt zu erreichen und zu ergreifen. Diese Entwicklung ist in der ssco-Anlage im Gange und wird Ende 2012 mit dem Argon-System zusammenkommen, um die nicht kooperativen Näherungsoperationen von Ende zu Ende durchzuführen und Demonstrationen für eine potenzielle Wartungsmission zu erfassen.
Beispiele für Merkmale eines kooperativen Raumfahrzeugs für die Wartung umfassen: Andockmechanismus und Greifvorrichtungen.
Beispiele für Merkmale eines nicht kooperativen Raumfahrzeugs zur Wartung umfassen: Marman-Ringe, Bolzenlöcher und Düsen.
Die Merkmalserkennung von Argon umfasste die Suche nach visuellen Bezugspunkten (Referenzpunkten), Silhouetten, Kanten, Bildkorrelation aus einer Datenbank, Ecken und Punkten auf dem nicht kooperativen Raumfahrzeug.
Zusammenfassend ist es möglich, und wenn nicht jetzt, dann in naher Zukunft, aber es hängt vom Willen und den Kosten ab.
In dieser Zeit könnte JWST durchaus abgelöst werden.
Ich bin mir auch der Behauptung von Ludo bewusst, dass es sehr schwierig ist, dies zu tun, insbesondere auf diese Entfernung und mit oder ohne haptisches Feedback. Ich kannte jemanden, der versuchte, dies mit Robotern zu tun, die menschliche Operationen über Kontinente (USA bis Australien IIRC) durchführten – sehr schwierig.
Schlussbemerkung:
Dieses Bild deutet darauf hin, dass es keinen Marman-Ring gibt, den ein Roboter-Raumschiff ergreifen könnte, ohne etwas zu beschädigen.
Update, Januar 2022, bezüglich des oben erwähnten Orbit Fab-Dienstleisters für Betankungsdienste im Weltraum:
Orbit Fab, der Betankungsdienstleister von Gas Stations in Space™, und Astroscale US Inc., die US-Tochtergesellschaft von Astroscale Holdings Inc. und Marktführer bei der Sicherung der langfristigen Nachhaltigkeit der Umlaufbahn, gaben heute eine kommerzielle Vereinbarung zur Betankung von Astroscales Life Extension In-Orbit bekannt (LEXI™) Servicer im geostationären Orbit (GEO); LEXI ist der erste Satellit, der zum Auftanken entwickelt wurde.
Gemäß den Bedingungen dieser ersten Vereinbarung wird das GEO-Treibstoffshuttle von Orbit Fab die LEXI-Servicer-Flotte von Astroscale mit bis zu 1.000 Kilogramm Xenon-Treibmittel versorgen.
+n!
für Gründlichkeit und starke Herkunft. Ich frage mich, ob Sie dies auch als zusätzliche Antwort auf eine Möglichkeit zur Überwindung der Kraftstoffbeschränkungen für JWST und seine Betriebslebensdauer posten können. "Clip-on"-Antriebssysteme in der Entwicklung, die in Zukunft funktionieren könnten? sowie?
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Magische Oktopus-Urne
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Heopps
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