¿Cassini se está quedando sin combustible?

En su artículo (titulado engañosamente), la sonda Cassini de la NASA se sumerge en la atmósfera de Saturno , informa CNN.

Una vez que se completen las últimas cinco órbitas, Cassini se precipitará hacia Saturno, con siete instrumentos encendidos y reportando mediciones en tiempo real antes de que sus propulsores fallen contra la atmósfera de Saturno.

Esto da la impresión de que aún habrá combustible en sus tanques cuando Cassini se queme en la atmósfera de Saturno, lo cual tiene sentido: queremos un descenso controlado a la atmósfera para maximizar los datos científicos recopilados por el esfuerzo.

Mi pregunta es: ¿por qué dar el salto final el 15 de septiembre en particular? Donde Cassini fue lanzada el 15 de octubre de 1997, su misión terminará unas pocas horas más de un mes menos de 20 años después de su lanzamiento. ¿Es el nivel de combustible tan bajo que la misión no podría haberse extendido una órbita más, de modo que el equipo pudiera decir que su sonda pasó 20 años completos en el espacio antes de que terminara?

Me doy cuenta de que la misión duró más de medio billón de segundos, pero caramba, ¿no podríamos haber llegado a los 20 años? Tal vez solo estoy siendo sentimental, "pero negar nuestros propios impulsos es negar lo que nos hace humanos..."

Bueno, parte de la decisión se debe a la financiación. La misión principal de Cassini estaba programada para 4 años, por lo que todo lo demás es una ventaja. Además, hay que tener en cuenta la mecánica orbital. Tal vez podrían haber llegado a los 20 años estirando lo que les queda, pero decidieron que es más seguro deshacerse de ellos ahora.
@Phiteros Financiamiento y mecánica orbital: esa es una respuesta tan razonable como cualquier otra, supongo. Sé que estaré triste de ver que se vaya. Tal vez deberíamos haber comprado un par de aviones de combate menos...
Sí, todavía habrá combustible en los tanques. 15 Sep 10:44 Los propulsores mantendrán el control de actitud durante aproximadamente un minuto . Como dijo Phiteros, se trata de mecánica orbital, pero combinada con la maximización de los resultados científicos en las etapas finales. Puede suponer que hubo muchos debates y decisiones al respecto, por lo que cualquier respuesta será complicada.
Sospecho que podría tener algo que ver con el año presupuestario federal de EE. UU. que finaliza el 30 de septiembre. Extenderlo hasta el 15 de octubre significaría incluir una línea completa en el presupuesto del próximo año fiscal para Cassini solo para los primeros quince días de ese año.
El presupuesto de la NASA es grande en términos de $$ y en términos de misiones, proyectos, colaboraciones, cooperación con pequeñas empresas, divulgación, etc. Si la pregunta es simplemente por qué X no obtuvo más o duró más tiempo, la respuesta es que un Se evaluó un gran número de permutaciones presupuestarias y X que termina en el momento T es lo que especifica la permutación N seleccionada. Puede haber muchas explicaciones posibles que se pueden flotar, y no hay una forma de probar cuál es la correcta, lo que significa que eso tipo de pregunta sería principalmente basada en la opinión. ¡Asegúrese de que está preguntando por un hecho verificable, no por conjeturas!
Entonces, si su pregunta es solo "¿Terminará la misión Cassini porque se quedó sin combustible, entonces es una pregunta de Sí/No". "¿Es el nivel de combustible tan bajo que la misión no podría haberse extendido una órbita más, de modo que el equipo pudiera decir que su sonda pasó 20 años completos en el espacio antes de que terminara?" Entonces es una pregunta tonta. Saque un millón de dólares de otro proyecto solo para que sea de 240 meses en lugar de 239. Estoy bastante seguro de que realmente no quiere decir eso en su pregunta.
Consulte esta respuesta y esta respuesta a preguntas similares sobre el ajuste de los plazos de las misiones "porque no sería genial si..."
Corrección; $ 60 millones por año es en realidad cinco millones de dólares por mes y no un millón por mes como sugerí anteriormente .
Extender un mes es recortar $5,000,000 de algún otro lugar (lo que sin duda provocaría varias exclamaciones más de "¡vaya!"), suponiendo que una extensión de un mes hubiera sido posible incluso desde el punto de vista de la mecánica orbital, sin otra misión. compromisos

Respuestas (3)

Para responder a la pregunta, 'Cassini se está quedando sin combustible':

Como era de esperar, la NASA ha monitoreado los niveles de combustible de Cassini. En 2014, el JPL publicó un estudio, " Asegurando los márgenes de propelente al final de la misión de Cassini ":

Cuando quedan tres años y solo queda el 2,5 % de su bipropulsor cargado y el 37 % de su monopropulsor cargado, el proyecto Cassini gestiona activamente los márgenes previstos de propulsor al final de la misión para mantener un alto nivel de confianza en la capacidad de la nave espacial para completar el CSM tal como se diseñó. .

La navegación precisa de la nave espacial, la estimación rigurosa del propulsor restante y la predicción frecuente del consumo futuro de propulsor han dado como resultado un uso eficiente del propulsor y una probabilidad de margen de propulsor suficiente superior al 99%.

...

El proyecto Cassini mantiene planes de contingencia que buscan minimizar los impactos en las actividades científicas futuras y los requisitos de la misión en caso de agotamiento del bipropulsor. La respuesta de contingencia depende de la fecha de agotamiento del bipropulsor. Utilizando los resultados de la predicción de octubre de 2014, del 11 % de los casos en los que se agotó el bipropulsor, más del 95 % de ellos tendría poco o ningún impacto en las actividades científicas futuras o los requisitos de la misión.

El estudio contiene gráficos como el siguiente, que muestran la cantidad de delta-V restante:

100 m/s de Delta-V restantes ± 20 m/s

Para octubre de 2014, quedaban 55 m/s de Delta-V de los propulsores bipropulsores ± 15 m/s, por lo que aquí hay una barra de error significativa. Lo mismo ocurre con el sistema monopropulsor (al que le quedan mayores reservas).

La extensión de la misión fue diseñada para ejecutar operaciones nominales hasta después del próximo solsticio de Saturno (que ocurrió el 24 de mayo de 2017 ).

El objetivo del diseño de la trayectoria del CSM era mantener oportunidades de observación científica acordes con las del PM y el EM, mientras se extendía la misión hasta el próximo solsticio de Saturno en 2017, dentro de siete años [4].

El solsticio fue el punto de partida de la Gran Final :

A medida que llega el solsticio de Saturno, Cassini se encuentra actualmente en la fase final de su larga misión, llamada Gran Final. En el transcurso de 22 semanas, del 26 de abril al 15 de septiembre, la nave espacial está realizando una serie de inmersiones dramáticas entre el planeta y sus anillos helados. La misión está devolviendo nuevos conocimientos sobre el interior del planeta y los orígenes de los anillos, junto con imágenes de Saturno más cerca que nunca. La misión terminará con una inmersión final en la atmósfera de Saturno el 15 de septiembre.

Entonces, el hito que la NASA estaba buscando era el solsticio de Saturno después de un número redondo de años terrestres desde el lanzamiento.

tl;dr: El final del 15 de septiembre de 2017 para Cassini es parte de la segunda extensión de la misión (XXM, o Solstice Mission) propuesta en 2009. El plan fue aprobado.

ingrese la descripción de la imagen aquí

arriba: "Elegir el Tour XXM: el gerente del proyecto Cassini, Bob Mitchell, demuestra las características de la nave espacial Cassini al panel de revisión senior XXM en el JPL el 10 de febrero de 2009, observado por el científico del proyecto Bob Pappalardo (izquierda), el planificador principal de la misión David Seal (derecha ), y los miembros del panel de revisión". Crédito: John Spencer. De la publicación de blog de 2009 Proposed Extended-Extended Mission Tour de Cassini .

Esta excelente y concisa respuesta a la pregunta ¿Qué fuerza está llevando a Cassini a la atmósfera de Saturno dentro de otros 145 días? arrastrar, o...? describe cómo todo va hacia abajo, tanto literal como idiomáticamente.

El encuentro gravitacional de Cassini el 8 de agosto con Titán lo prepara para su encuentro del 11 de septiembre con Titán, que luego lo prepara para su inmersión profunda en la atmósfera de Saturno el 15 de septiembre.

Esto no es como una quemadura fuera de órbita que podrías estar imaginando, es un par de asistencias gravitacionales altamente coreografiadas de sobrevuelos de Titán, bajando el periápside lo suficiente como para asegurar la aniquilación.

La misión Cassini ha tenido un éxito increíble tanto en la observación de Saturno y muchas de sus lunas a corta distancia como en una demostración de acrobacias orbitales.

Debido a este sorprendente éxito, la misión Cassini ya se ha extendido dos veces , a un costo significativo, en 2008 y nuevamente en 2010. Ver más abajo.

El término de búsqueda en Internet sería Cassini Ball of Yarn ; véase también Desentrañando la órbita de la "bola de estambre" de Cassini alrededor de Saturno, ¿tabulación de las maniobras de propulsión? .

Cassini ovillo de hilo

Vídeo completo aquí .

Se puede encontrar más información en el blog de John Spencer de 2009 en el sitio web de The Planetary Society Cassini's Proposed Extended-Extended Mission Tour . Los encuentros dobles con Titán y la quema en la atmósfera de Saturno el 15 de septiembre de 2017 ya habían sido planificados y propuestos y esperaban aprobación en 2009:

Parece que no ha pasado mucho tiempo desde que seleccionamos la gira de misión extendida de Cassini por el sistema de Saturno, a principios de 2007. Ahora estamos volando esa gira, que extiende los cuatro años originales de Cassini en la órbita de Saturno por otros 27 meses, hasta septiembre de 2010. Así que ahora Estamos mirando hacia el futuro, muy lejos en el futuro. Si la NASA aprueba el plan de misión recomendado por el proyecto Cassini a fines de enero, y si la nave espacial se mantiene en buen estado, esperamos continuar la exploración de Saturno de Cassini durante otros siete años, hasta 2017. El título de trabajo poco elegante de esta nueva fase planificada de la misión es la misión extendida extendida, o XXM.

El año 2017 es especial porque mayo de 2017 marca el solsticio de verano en el norte del sistema de Saturno, y el nombre alternativo más elegante para el XXM es Solstice Mission. Un año de Saturno tiene 29,4 años terrestres, y la considerable inclinación de 27 grados del polo de Saturno (que, por cierto y extrañamente, probablemente se puede atribuir al planeta Neptuno), significa que la lenta progresión de las estaciones tiene efectos importantes, especialmente en Saturno mismo. y en su luna gigante Titán.

El blog es extenso e informativo y definitivamente vale la pena leerlo. Explica además que las órbitas finales de Cassini comenzaron en abril de 2017. La diferencia entre el 22 de abril y el 15 de septiembre de 2017 es de 146 días, y la base del título de la pregunta ¿Qué fuerza está llevando a Cassini a la atmósfera de Saturno en otros 145 días? días; arrastrar, o...? :

Cassini ejecutará 20 de estas órbitas cercanas del "anillo F" antes de prepararse para un último sobrevuelo cercano a Titán el 22 de abril de 2017. Este sobrevuelo hará algo sorprendente: perturbará la órbita para que el acercamiento más cercano de Saturno salte, en un solo salto, desde justo fuera del sistema de anillos principal hacia la estrecha zona de seguridad entre el borde interior del anillo más interior (el anillo D) y el propio planeta, a solo 3.800 kilómetros por encima de las nubes de Saturno. Cassini continuará enhebrando esta aguja durante 23 órbitas (llamadas, con cierta subestimación, las órbitas "proximales") hasta que un último empujón distante de Titán el 11 de septiembre de 2017 dé el golpe mortal, alterando la órbita lo suficiente como para dejar a Cassini en Saturno. el 15 de septiembre.

Más adelante en el artículo:

Queda un gran obstáculo antes de que podamos poner en marcha estos planes: el dinero. Cassini necesitará otros siete años de financiación, y la NASA tiene muchos otros reclamos en su presupuesto. Para endulzar el trato, el proyecto Cassini ha encontrado formas de simplificar las operaciones al concentrar los esfuerzos en la ciencia de mayor prioridad, y parece que podemos ejecutar cada año del XXM con mucho menos dinero del que necesitamos para mantener el ritmo más frenético del Misiones principales y extendidas. Hace un par de semanas participé en una "Revisión superior" en el JPL, donde presentamos el caso científico del XXM ante un panel externo de científicos. El panel transmitirá sus recomendaciones a la sede de la NASA y esperaremos más o menos pacientemente la decisión final. Mientras tanto, tenemos mucho trabajo preparatorio que hacer para desarrollar los detalles del XXM. Si y cuando obtengamos el visto bueno de la sede, estaremos listos.

Y para equilibrar, de Wikipedia :

extensión de la misión

El 15 de abril de 2008, Cassini recibió fondos para una misión extendida de 27 meses. Consistía en 60 órbitas más de Saturno, con 21 sobrevuelos más cercanos a Titán, siete de Encelado, seis de Mimas, ocho de Tethys y un sobrevuelo dirigido a Dione, Rhea y Helene. La misión extendida comenzó el 1 de julio de 2008 y pasó a llamarse Misión Cassini Equinox porque la misión coincidió con el equinoccio de Saturno.

Ampliación de la segunda misión

Se presentó una propuesta a la NASA para una segunda extensión de la misión (septiembre de 2010 - mayo de 2017), denominada provisionalmente misión extendida extendida o XXM. Esto ($ 60M pa) fue aprobado en febrero de 2010 y renombrado como Cassini Solstice Mission. Incluye a Cassini orbitando Saturno 155 veces más, realizando 54 sobrevuelos adicionales de Titán y 11 más de Encelado.

Hay un montón de información buena e interesante aquí (¡gran vídeo!), pero no responde del todo a la pregunta: ¿Cassini se quedó sin gasolina o sin dinero? Sí, sé que la misión de Cassini se extendió dos veces, hacerlo tiene mucho sentido considerando cuánto tiempo, esfuerzo y dinero cuesta llegar allí en primer lugar. Los encuentros con Titán también están cuidadosamente coreografiados, pero si hubiera más dinero, ¿podría un conjunto diferente de encuentros haber hecho lo mismo, o Cassini se está quedando sin combustible y este es el momento de hacerlo mientras todavía tenemos el control? Sospecho lo último.
En realidad, la órbita de Cassini no tiene perijove (o perizene), esos son términos relativos a las órbitas alrededor de Júpiter. Para una órbita centrada en Saturno, el periapsis se llamaría pericrono, pericrono o perisaturnio; consulte en.wikipedia.org/wiki/Apsis#Terminology_graph
@FKEinternet Oh, olvídalo :-) Debería haberme quedado con el periapsis original. ¡Gracias! Creo que se entiende bien que el dinero no es infinito y que no se puede hacer todo. Si la pregunta es realmente por qué la NASA no extiende cada misión el mayor tiempo posible e ignora sus restricciones presupuestarias, entonces no es una buena pregunta de SE. Pero no lo es, así que lo es.
Incluí más material en la respuesta, dejando más claro que el 15 de septiembre de 2017 se eligió en 2009.
La pregunta " ¿Cassini se quedó sin gasolina o sin dinero? " cumple con la definición de pregunta capciosa , véase también io9 . La fecha ha sido planeada durante casi una década, y aquí no se quedó sin nada . Requerir que la respuesta contenga una afirmación de quedarse sin algo puede verse como una forma de negar la meticulosa planificación y ejecución de esta increíble misión por parte de la NASA.

En última instancia, la respuesta es no, Cassini no se quedó sin combustible:

Al final de su misión , Cassini había usado 6504 libras de las 6565 libras (2950 kilogramos de los 2978 kilogramos) con las que había comenzado. Por lo tanto, todavía había alrededor de 61 libras (28 kg) de combustible a bordo cuando Cassini entró en la atmósfera de Saturno el 15 de septiembre de 2017. Aunque la página a la que se hace referencia no indica la distribución del propulsor disponible entre los diversos sistemas que lo utilizan, había probablemente suficiente combustible disponible para que la misión pudiera haber continuado por otra órbita más o menos. Sin embargo, la cantidad de ciencia que podría haberse realizado en "algunas órbitas más" antes de que se agotara el combustible vs.la perspectiva única lograda a través del "Gran Final" del final de la vida que se siguió hizo que la última opción fuera claramente ventajosa. Además, dejar la sonda en órbita alrededor de Saturno correría el riesgo de contaminar el medio ambiente mucho más que quemarla en la atmósfera contaminada de Saturno. Por lo tanto, gastar combustible para estrellar Cassini contra Saturno en lugar de usar la mecánica orbital habría limitado la cantidad de tiempo que la misión podría haberse extendido, lo que aumentaría aún más el atractivo de la opción seleccionada.

Como otros han señalado en sus excelentes y extremadamente informativas respuestas, la mecánica orbital fue un factor mucho más dominante para decidir cuándo terminaría la misión Cassini, en lugar del combustible disponible.

En cualquier caso, es mucho mejor que quede algo de propulsor cuando termine una misión, en lugar de quedarse sin antes de que se logren los objetivos [extendidos]: desde esta distancia, llenar los tanques simplemente no es una opción. Es mucho mejor tener "demasiado" que muy poco.

¿Cassini se está quedando sin combustible?
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