Welche Art von Triebwerken wird das James-Webb-Weltraumteleskop zur Stationshaltung verwenden?

Gemäß der anfänglichen Monte-Carlo-Implementierung zur Mittelkurskorrektur des James Webb-Weltraumteleskops unter Verwendung von Aufgabenparallelität haben J. Petersen et al. (PDF):

3.1 Überblick über das Antriebssystem

Zwei Triebwerkssätze bilden das Antriebssystem des Observatoriums. Die erste ist eine Reihe von Secondary Combustion Augmented Thrusters (SCATs), die die Haupttriebwerke für die MCC-Manöver sind. Die SCATs sind Bi-Treibstoff-Triebwerke und schöpfen aus zwei separaten Tanks für eine hypergolische Reaktion. Es gibt zwei SCAT-Paare: eines für MCC-1a und -1b und eines für MCC-2. Das MCC-2 SCAT wird während der gesamten Lebensdauer der Mission auch im Station Keeping eingesetzt. Zwei Paare sind erforderlich, da sich der Schwerpunkt des Observatoriums aufgrund des Einsatzes des Sonnenschutzes zwischen MCC-1b und MCC-2 ändert; Der Schubvektor von einem SCAT wird zum Zeitpunkt dieses Manövers durch den Massenmittelpunkt gerichtet. Jedes Paar besteht aus einem primären und einem redundanten Triebwerk (die jeweiligen Triebwerke sind mit dem primären und dem redundanten Flugsystem gekoppelt; es ist jeweils nur ein System eingeschaltet). SCAT 1 und 2 sind das primäre und redundante Paar für MCC-1a/b, während SCAT 3 und 4 das primäre und redundante Paar für MCC-2 und Stationkeeping sind. Für ein bestimmtes Manöver ist während des gesamten Manövers nur ein SCAT eingeschaltet. Der zweite Triebwerkssatz besteht aus acht Dual Thruster Modules (DTMs), die jeweils aus einem primären und einem redundanten Monopropellant Rocket Engine, 1 lbf, (MRE-1) Triebwerk bestehen. Ein Schema des Antriebssystems ist in Abb. 3 dargestellt. Die MRE-1 verbrauchen nur Hydrazinkraftstoff (und kein Oxidationsmittel) aus demselben Tank wie die SCATs. Die MRE-1s sind in zwei Sätze unterteilt: MRE-1s 1 bis 4, die allgemein entlang der J3-Achse des Observatoriums für Nick- und Rollsteuerung ausgerichtet sind, und MRE-1s 5 bis 8, die radial um die J3-Achse zum Gieren ausgerichtet sind Kontrolle Der zweite Triebwerkssatz besteht aus acht Dual Thruster Modules (DTMs), die jeweils aus einem primären und einem redundanten Monopropellant Rocket Engine, 1 lbf, (MRE-1) Triebwerk bestehen. Ein Schema des Antriebssystems ist in Abb. 3 dargestellt. Die MRE-1 verbrauchen nur Hydrazinkraftstoff (und kein Oxidationsmittel) aus demselben Tank wie die SCATs. Die MRE-1s sind in zwei Sätze unterteilt: MRE-1s 1 bis 4, die allgemein entlang der J3-Achse des Observatoriums für Nick- und Rollsteuerung ausgerichtet sind, und MRE-1s 5 bis 8, die radial um die J3-Achse zum Gieren ausgerichtet sind Kontrolle Der zweite Triebwerkssatz besteht aus acht Dual Thruster Modules (DTMs), die jeweils aus einem primären und einem redundanten Monopropellant Rocket Engine, 1 lbf, (MRE-1) Triebwerk bestehen. Ein Schema des Antriebssystems ist in Abb. 3 dargestellt. Die MRE-1 verbrauchen nur Hydrazinkraftstoff (und kein Oxidationsmittel) aus demselben Tank wie die SCATs. Die MRE-1s sind in zwei Sätze unterteilt: MRE-1s 1 bis 4, die allgemein entlang der J3-Achse des Observatoriums für Nick- und Rollsteuerung ausgerichtet sind, und MRE-1s 5 bis 8, die radial um die J3-Achse zum Gieren ausgerichtet sind Kontrolle[3]. Ein Bild des Raumfahrzeugbusses mit dem Körper-J-Rahmen und der Ausrichtung der SCATs relativ zum J-Rahmen erscheint in Abb. 4. Zusammen sind die MRE-1s während eines Manövers zur Steuerung der Lage im Impulsbetrieb. Aufgrund der Position und Ausrichtung der MRE-1 1 bis 4 können alle Zündungen zur Steuerung des Nickens und Rollens während eines Manövers zu einem zusätzlichen ΔV zum MCC-Manöver führen. Daher müssen Schubbeiträge von den MRE-1 in das Design des MCC-Manövers einbezogen werden.

                                       ^{Abbildung 3. Schematische Darstellung des JWST-Antriebssystems [4].}

^{Abbildung 4. Eine unabhängige Ansicht des Raumfahrzeugbusses, die die Ausrichtung des Körper-J-Rahmens zusammen mit der Ausrichtung der SCATs relativ zum Raumfahrzeugbus zeigt. Die +J1-Achse zeigt in die allgemeine Richtung der OTE-Zielachse. Die +J3-Achse ist ungefähr senkrecht zur mehrschichtigen Sonnenblende und zeigt parallel zum Hauptspiegel (Bildnachweis: jwst.nasa.gov)}

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Verweise

[3]Gidanian, D. 7.0. ACS-Design und -Analyse: Triebwerkskonfiguration und -modellierung. Im James Webb Space Telescope (JWST) Hardware-Kritisches Design-Audit des Raumfahrzeug-Lagesteuerungs-Subsystems. Northrop Grumman, 28. August 2013.

[4]Hammann, Jeff. JWST-Treibstoffbudgetdokument, Northrup Grumman. 19. Juli 2013. Dokumentnummer D40258

Ich wollte dies teilen, da es JWST-Stationshalte-Triebwerke im Detail beschreibt und wie Sie im Text und den beigefügten Bildern sehen können:

• SCAT (Secondary Combustion Augmented Thrusters) verwenden Distickstofftetroxid (N ₂ O ₄ ) als Oxidationsmittel und Hydrazin (N ₂ H ₄ ) als Brennstoffkomponenten ihres Bitreibstoffs und
• DTMs (Dual Thruster Modules) verwenden jeweils zwei MREs (Monopropellant Rocket Engines), die nur von Hydrazin als Monotreibstoff mit niedrigem Schub angetrieben werden und jeweils 1 lbf (4,45 N) Schub liefern

Siehe auch James Webb Space Telescope Orbit Determination Analysis , Yoon et al., NTRS 20140008865 (PDF) zur Erläuterung der drei im obigen Zitat erwähnten Manöver zur Korrektur des mittleren Kurses (MCC) von JWST.