Domanda:
Perché il telescopio spaziale James Webb dovrebbe rimanere nell'instabile L2?
Waffle's Crazy Peanut
2013-07-17 21:50:47 UTC
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Sappiamo tutti che il lancio del telescopio spaziale James Webb è previsto nel 2018. È stato deciso che l'orbita del JWST sarà ellittica attorno al punto di Lagrange L2, che è stato dichiarato come uno dei punti instabili (L1, L2, L3).

Allora, perché dovrebbe orbitare attorno al punto?

Ho alcuni punti . Gli strumenti del telescopio sono abbastanza sensibili e dovrebbero essere sempre mantenuti lontani dal Sole (Davvero? È così?) E anche in un ambiente freddo - entrambi sono soddisfatti da L2. Wikipedia dice questo:

Le forze gravitazionali combinate del Sole e della Terra possono sostenere un veicolo spaziale a questo punto, quindi in teoria non ci vuole spinta del razzo per mantenere un veicolo spaziale in orbita attorno a L2. In realtà, il punto stabile è paragonabile a quello di una palla bilanciata su una forma a sella. Lungo una direzione qualsiasi perturbazione porterà la palla verso il punto stabile, mentre nella direzione di attraversamento la palla, se disturbata, cadrà via dal punto stabile. Pertanto è necessario mantenere una certa stazione, ma con poca energia spesa (solo 2-4 m / s all'anno, dal budget totale di 150 m / s)

Primo, è davvero stabile affatto? Se è così instabile nella realtà, perché dovrebbe essere posizionato lì? Voglio dire, i punti L4 & L5 vanno bene. Perché il telescopio non può essere posizionato in modo tale da essere sempre rivolto verso l'esterno dal Sole? (Anche la Terra, se non vogliono che il riflesso di essa si spezzi)

@geoffc: * "... il sole diventa così?" * Ecco perché ho menzionato "posizionato rivolto verso l'esterno dal sole". IMHO, penso che si possa fare ;-)
@PearsonArtPhoto Sì, stavo pensando a L3 più di L4 / L5. Vedi https://en.wikipedia.org/wiki/Co-orbital_configuration Ignora il mio commento, potrebbe eliminarlo.
@CrazyBuddy - riguardo al requisito di tenere il veicolo spaziale lontano dal sole. Oh diamine sì !! Il telescopio funzionerà, secondo Wikipedia, a "circa 40 K (-233,2 ° C; -387,7 ° F)". Nello spazio, alla distanza dal Sole in cui opererà il JWST, l'esposizione alla luce solare diretta lo riscalderebbe fino a qualcosa come 200 ° C in pochi minuti. Questo lo renderebbe inutile.
Totalmente d'accordo, sappiamo tutti che sarà lanciato nel 2018
Due risposte:
#1
+42
PearsonArtPhoto
2013-07-17 22:02:30 UTC
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Ci sono un paio di ragioni.

  1. La distanza dalla L2 alla Terra è di soli 1,5 milioni di km. L4 / L5 sono a 1 UA, ovvero circa 150 milioni di km di distanza. Ciò porta a una riduzione del margine di collegamento di 40 db, o 1/10000. Questo è abbastanza significativo. Per compensare questa differenza, è necessaria una parabola radio più grande, più potenza o una perdita di dati.
  2. Come hai detto, il consumo di carburante è abbastanza basso per mantenere quella posizione, solo su un t.order di 150 m / s delta v per l'intera missione. Non è molto, e in effetti è meno di ciò che è necessario per mantenere un satellite in orbita geostazionaria.
  3. Il satellite è molto più vicino, riducendo il tempo a comandare un oggetto. Solo la luce impiegherà 5 secondi per raggiungere James Webb, mentre ci vorranno 9 minuti per raggiungere L4 / L5. Questo limita la capacità di eseguire comandi in tempo reale, che a volte sono utili (pensa Gamma Ray Bursts, Super Novas, ecc.)

La conclusione è che il problema di comunicazione è semplificato con un telescopio più vicino, e questo compensa ampiamente la necessità di consumare un po 'più di carburante.

... e se mai hanno * dovuto * riparare qualcosa, ipoteticamente parlando ovviamente, roboticamente o con equipaggio, gli stessi vantaggi L2 si applicano anche qui.
#2
+5
Erik
2013-07-20 20:41:54 UTC
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Credo che sia come dice il sotto-articolo di Wikipedia su L2:

Il Sole-Terra L2 è un buon punto per gli osservatori spaziali. Poiché un oggetto intorno a L2 manterrà la stessa posizione relativa rispetto al Sole e alla Terra, la schermatura e la calibrazione sono molto più semplici.

Anche se questo è vero, lo stesso vale per quasi tutti i punti L.
@PearsonArtPhoto * shielding * - L2 rimane all'ombra della Terra, il che significa che non c'è abbagliamento dal Sole.
@SF., Non ci sono ombre sull'orbita di JW - https://space.stackexchange.com/a/4111/2843. La schermatura è più facile che in LEO quando c'è un oggetto che invia IR caldo molto grande che ruota attorno al telescopio ad angoli casuali - così tanti shock termici ogni ora ed è impossibile avere EarthShield (attivamente e a rotazione rapida) per nascondersi dalla termica radiazioni dalla Terra per specchi criogenici. Terra "ombra" in scala - https://en.wikipedia.org/wiki/Umbra,_penumbra_and_antumbra#Penumbra "Il cono pieno si estende per 1,32 milioni di km.", E L2 è 1,5 mln. E l'orbita dell'alone L2 è a 100 km dal punto L2.
@osgx: che significa solo nessuna ombra completa. L2 rimane in [* antumbra *] (https://en.wikipedia.org/wiki/Umbra,_penumbra_and_antumbra#Antumbra) che riduce drasticamente la quantità di luce che raggiunge il punto. Questo è decisamente diverso da "nessuna ombra", a differenza di ogni altro punto lagrangiano Terra-Sole.
@SF. e ancora il JWST (e altri osservatori) sono in orbita di alone a 100 chilometri di distanza, cercando di mantenere il loro percorso lontano da [antumbra & penumbra] (https://space.stackexchange.com/a/24568) il più a lungo possibile. Gaia - http://issfd.org/ISSFD_2014/ISSFD24_Paper_S2-5_Renk.pdf "* svantaggio delle eclissi ... manovra di evitamento delle eclissi ... eclissi parziale .. è indesiderabile rispetto al bilancio termico *"; JWST - https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20160001318 "* Requisiti significativi che interessano il JWST ... ** evitare qualsiasi eclissi di Terra / Luna ** ... nessuno consentito, driver di vincolo: Potenza e termica * "


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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