Was ist das Prinzip hinter den „Solar Pressure Vanes“ von Mariner 4? In welchen Fällen wären sie wirksam?

Das Bild unten, das in dieser Antwort zu finden ist, zeigt vier „Solar Pressure Vanes“ auf Mariner 4.

Ich habe noch nie von so etwas gehört.

Ich kann mir vorstellen, dass daran gedacht wurde, die Richtung des Raumfahrzeugs mehr zur Sonne hin als von ihr weg zu begünstigen, was zumindest verhindern könnte, dass sich die Antenne mit geringer Verstärkung im Falle eines Verlusts der Lagekontrolle vollständig hinter dem Raumfahrzeug relativ zur Erde befindet.

Aber ich frage mich, würden sie ohne Dämpfung nur verrückte, aber extrem langsame Schwingungen hervorrufen?

Frage: Welches Prinzip steckt hinter den „Solar Pressure Vanes“ von Mariner 4? In welchen Fällen wären sie wirksam?

Solardruckfahne von Mariner

Das Raumschiff Mariner 4

oben x2: Ausschnitt aus Bild im COSMOS Magazin . "Das Raumschiff Mariner 4. KREDIT: NASA / JPL"

Wenn es ein System erster Ordnung wäre, würde es einfach so oszillieren, wie Sie es vorschlagen. Im gleichen Winkel wird jedoch ein Flügel, der sich zur Sonne bewegt, mit einer höheren relativen Geschwindigkeit getroffen als ein Flügel, der sich von der Sonne wegbewegt, wodurch ein Effekt zweiter Ordnung erzeugt wird, der die Bewegung dämpft. Oder anders gesagt, es ist wie ein Federball.
@JCRM Wenn man bedenkt, dass die Lichtgeschwindigkeit 3E + 08 m / s beträgt und die Geschwindigkeit der "Neigung" ein Dutzend Größenordnungen langsamer wäre, freue ich mich sehr auf die Berechnung, die zeigt, dass dies realistisch ist. Vielleicht ist es das, aber wow, es ist schwer vorstellbar, dass es aufgrund des Doppler-Effekts in der Größenordnung von sogar Jahren dämpfen würde. Warum posten Sie dies nicht als Antwort und sehen, was passiert?
Ich habe mich gefragt, wie die Schaufeln in einem drallstabilisierten Fahrzeug funktionieren würden; Ich stelle mir vor, dass die gyroskopische Präzession die Dinge durcheinander bringen würde. Aber das Internet sagt mir, dass Mariners nicht spinstabilisiert waren, also so.
@uhoh, es ist regenerierend, proportional und gedämpft – eine perfekte passive Kontrolle. Für winzige Peturabationen sollte das in Ordnung sein. Zeitskalen sind für Ingenieure. Ich würde niemals Spekulationen als Antwort posten.
@JCRM Shuttlecocks haben keine beweglichen Teile, geschweige denn Sternkameras und Computer. Es ist keine passive Dämpfung "wie ein Federball". Schalten Sie den Computer aus, wird die Dämpfung noch vorhanden sein?
@uhoh, sie waren ein passives System, obwohl sie angepasst wurden. Wie Sie betont haben, ist es unwahrscheinlich, dass die Dämpfung in einem praktischen Zeitrahmen erfolgt; und ohne Trimmanpassung ist es unwahrscheinlich, dass es im realen Sonnensystem funktionieren würde.
Die Flügel sind zu klein/passiv und können viel größer gemacht werden, um den Orbit anzutreiben und zu ändern, nicht nur um ihn zu stabilisieren.
Gemäß dem Kommentar von @WayneConrad habe ich in den 1990er Jahren eine Methode entwickelt, um mit leichtem Druck ein spinstabilisiertes Raumschiff in einer heliozentrischen Umlaufbahn zu halten, die ungefähr auf die Sonne ausgerichtet ist. Die NASA gab mir ein wenig Geld, um es zu analysieren (ich habe meine Geldbörse für das Preisgeld herausgeholt! ;-) und ich fand heraus, dass es für kleine Satelliten funktionieren würde, die ungefähr die Größe eines 12U CubeSat oder kleiner haben. Aber die NASA entschied, dass sie nicht wirklich interessiert waren, veröffentlichte eine Zusammenfassung meines Berichts in Tech Briefs, und das war das Ende.
@TomSpilker ist es das? techbriefs.com/component/content/article/1357 oder das? ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20110023954.pdf oder gibt es irgendwo einen vollständigen Bericht?
@uhoh , beide Seiten beziehen sich auf dieselbe Arbeit. Ich gab ihnen einen vollständigen Bericht, aber ich glaube nicht, dass sie ihn jemals veröffentlicht haben.
Ich frage mich, ob sie zu einem aktiven System gemacht werden könnten, während sie Festkörper bleiben. Verwendung von Materialien wie E-Paper, um das Reflexionsvermögen der Flügel zu ändern und eine aktive Stabilisierung bereitzustellen.
@SF. das ist eine echt coole idee! Entweder 1. Löschen Sie Ihren Kommentar und beginnen Sie mit dem Schreiben eines Patents, 2. Schreiben Sie eine Geschichte, oder 3. Schreiben Sie eine weitere Antwort auf die 10.000-Jahre-Satellitenfrage . Sie können es so ändern, dass es selbstausrichtende Solarwärmer (oder solarvermeidende Heizkörper) und sogar selbstausrichtende Photovoltaikanlagen enthält.
@TomSpilker Es ist einfach, auf die Idee zu kommen, aber eine andere, um sie in die Praxis umzusetzen. Ich schlage vor, dass die ganze Idee, die Sie haben, verschiedene Formen annehmen und die Gravitationsgradienten der Erde manipulieren kann.
@Muze, das war nicht für Erdorbiter, sondern für Fahrzeuge in heliozentrischen Umlaufbahnen, wo der Schwerkraftgradient wirklich winzig ist.
@TomSpilker Immer noch ungleich Null, solange Sie sich in der Schwerkraft der Sonne befinden, kann es als Gradient verwendet werden. Ich bin mir nicht einmal sicher, ob viel Steigung erforderlich ist, um einen dramatischen Gesamteffekt auf der Reise zu erzielen.
FYI, James Webb wird auch welche haben!

Antworten (1)

Die Leitschaufeln bewegen sich, um das Raumfahrzeug zu stabilisieren – obwohl dies möglicherweise nur eine Stabilisierung erster Ordnung ist .

Ah! Die Schaufeln sind gelenkig! Das ADCS-System des Raumfahrzeugs steuert den Winkel der Flügel, um das Drehmoment zu manipulieren und die Lage (langsam) zu ändern.
Die Flügel wurden nicht verwendet, um die Haltung zu steuern, @uhoh, das wurde von Stickstofftriebwerken erledigt. Sie waren da, um das Fahrzeug zu trimmen, so dass keine weitere aktive Steuerung erforderlich war. „ Jedes Mal, wenn ein Gasstrahl betätigt wird, werden die Druckfahnen der Sonnenstrahlung unterschiedlich um 1/100 Grad abgestuft, wodurch jedes Ungleichgewicht der externen Drehmomente kompensiert wird. “
Okay, vielleicht sollte ich eher sagen "um zu verhindern, dass sich die Einstellung ändert", als um sie zu ändern, oder um "die Rate" der Einstellungsdrift zu ändern, um sie auf Null zu bringen (trimmen) oder um "einen Einfluss darauf zu haben".
Das Papier ist übrigens wirklich toll. Ich werde es später heute gründlich lesen. Danke für die Quelle!
Was ist das Prinzip hinter den „Solar Pressure Vanes“ von Mariner 4? In welchen Fällen wären sie wirksam?
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