Inserción de la órbita de James Webb

Webb emitirá una quemadura de corrección de rumbo final para insertarlo en la órbita alrededor de L2 . Llega desde la tierra, por lo que la velocidad de aproximación debe ser mayor que la velocidad de la órbita deseada y el vector debe apuntar lejos de la tierra y el sol. Necesita delta negativo- v .

¿Cómo puede JWST frenar sin dar la vuelta? Dar la vuelta no es una opción, porque el lado oscuro del telescopio puede no estar expuesto a la radiación solar. El motor está ubicado en el lado caliente, apuntando hacia donde vino Webb. Entonces, ¿cómo puede disminuir la velocidad?

en realidad, es confuso referirse a una "órbita" L2, sin importar cuán ampliamente se usen los términos juntos. es más como el mantenimiento de la estación.
@Fattie Según el artículo de Wikipedia sobre los puntos de Lagrange, una órbita es muy posible. La limitación es que L1, 2 y 3 atraen objetos solo en direcciones tangenciales, no en dirección radial. Entonces Webb en L2 tiene que estabilizarse radialmente (en el eje sol/tierra/Webb) usando su propio propulsor pero puede orbitar naturalmente en el plano perpendicular a ese eje. De hecho, L4 y 5 se están estabilizando en todas las direcciones. Permiten órbitas naturales completas y pueden albergar cuerpos troyanos.

Respuestas (1)

¿Cómo puede JWST frenar sin dar la vuelta?

Respuesta: JWST no.

¡ De más de lo que quería saber sobre las correcciones de mitad de curso de Webb! :

Un aspecto interesante del lanzamiento de Webb y las correcciones de mitad de curso es que siempre "apuntamos un poco bajo".

El punto L2 y la órbita suelta de Webb a su alrededor son solo semiestables. En la dirección radial (a lo largo de la línea Sol-Tierra), hay un punto de equilibrio donde en principio no necesitaría empuje para mantenerse en posición; sin embargo, ese punto no es estable. Si Webb se desplazara un poco hacia la Tierra, continuaría (en ausencia de un empuje correctivo) acercándose cada vez más; si se alejara un poco de la Tierra, continuaría alejándose más.

Webb tiene propulsores solo en el lado cálido del observatorio que mira hacia el Sol. No queremos que los propulsores calientes contaminen el lado frío del observatorio con calor no deseado o con escapes de cohetes que puedan condensarse en la óptica fría. Esto significa que los propulsores solo pueden alejar a Webb del Sol, no hacia el Sol (y la Tierra). Por lo tanto, diseñamos la inserción de lanzamiento y los MCC para mantenernos siempre en el lado ascendente del potencial gravitatorio, nunca queremos pasar la cresta y alejarnos cuesta abajo en el otro lado, sin posibilidad de regresar.

Por lo tanto, la inserción de lanzamiento del Ariane 5 se diseñó intencionalmente para dejar que la carga útil proporcionara cierta velocidad en la dirección contraria al Sol.

MCC-1a se ejecutó de manera similar para eliminar la mayor parte, pero no toda, de la corrección total requerida (para asegurarse de que esta quemadura tampoco se exceda). De la misma manera, MCC-1b, programado para 2,5 días después del lanzamiento, y MCC-2, programado para aproximadamente 29 días después del lanzamiento (pero ninguno crítico en el tiempo), y las quemas de mantenimiento de la estación a lo largo de la vida útil de la misión siempre impulsarán solo suficiente para dejarnos un poco tímidos de la cresta.

Queremos que Sísifo siga haciendo rodar esta roca por la suave pendiente cerca de la cima de la colina; nunca queremos que ruede sobre la cima y se aleje de él.

Esta es la razón por la que el portavoz de la ESA elogió el motor Vulcain que utilizaron por su precisión, consulte este artículo en ARS Technica . Me preguntaba por qué se alababa la precisión y no el rendimiento. Su respuesta, sin embargo, lo deja perfectamente claro. Si su objetivo es darle a la carga útil un empujón demasiado pequeño, entonces necesita un motor preciso.
Respuesta muy esclarecedora! ¿Significa eso que JWST necesitará mucho más de 30 días para alcanzar su órbita "final"? Si intenta rodar hasta detenerse en una parábola invertida lo más cerca posible de la parte superior, los últimos "metros" pueden tardar mucho. Mi intuición dice que puede tomar mucho tiempo si intenta llegar a una velocidad relativa cero muy cerca de la cima.
Sí, creo que dijeron que la primera quema, MCC-1a, fue crítica en el tiempo, MCC-2 fue visto como 'flexible'.
@DohnJoe Necesita GN&C (guiado, navegación y control) precisos más que motores precisos. Todavía tengo que trabajar en el desarrollo de software de vuelo de / trabajar en el desarrollo de simulación de un vehículo para el cual se esperaba que el rendimiento del motor (empuje, impulso específico) estuviera dentro del 1% de los valores previstos. Los motores precisos ayudan, pero son los sensores y el software Ariane 5 GN&C los que hicieron que el rendimiento fuera tan bueno como lo fue.
@blobbymcblobby También he leído eso (sobre que MCC-2 es flexible), pero también he leído que MCC-2 es la quemadura de inserción en órbita. Eso haría que el tiempo de MCC-2 fuera crítico, pero el momento exacto habría sido algo que no pudieron predecir antes del lanzamiento.
@David_Hammen Supongo que MCC-2 no es tan crítico en el tiempo porque no es una quemadura de ruptura sino una quemadura delta-v positiva. Si lo pospone, solo corre el riesgo de que su movimiento hacia el plano de la órbita L2 se detenga demasiado pronto y regrese a la tierra antes. Al final, pasarás más tiempo en una parte más empinada de la parábola. Esto desperdiciará combustible. Por lo tanto, MCC-2 es crítico en el tiempo "solo" en términos de consumo total de combustible.
@DavidHammen Eso es lo que argumenté en las discusiones en otros lugares: no hay nada en L2 para orbitar y, por lo tanto, no hay inserción de órbita: JWST ya está en la órbita correcta (alrededor del Sol a 1AE + 1.5Gm) solo necesita un ajuste de órbita final para permanecer en el lugar correcto durante mucho tiempo, lo cual no es crítico.
Si llega a cualquier punto cerca de L2, asegurándose de tener una dirección y una velocidad cuidadosamente seleccionadas para ese punto justo cuando llegue allí, estará en órbita. Literalmente. Entonces, en cierto sentido, la inserción orbital es fácil, siempre que no se exceda y se asegure de estar "lo suficientemente cerca" de una tangente a una órbita adecuada a medida que se acerca.
Observo de la documentación anterior que MCC-2 podría haber ocurrido hasta 109 días después. También señaló que "..MCC-2, podría considerarse la primera maniobra de mantenimiento de la estación".
@Jpsy: puede ver la distancia/línea de tiempo en webb.nasa.gov/content/webbLaunch/whereIsWebb.html . Puede hacer clic en "Tiempo" o "Distancia" y, de hecho, JWST está mucho más cerca de L2 en la escala de distancia que en la escala de tiempo.
Agradecer al motor vulcain por su "precisión" es una declaración súper extraña. El Vulcain es el motor de primera etapa, no el motor de segunda etapa. Seguramente deben haberse referido al HM7B, que es el motor de segunda etapa, y ¿habría sido el real con la restricción de precisión?
En otras palabras, el estante de energía potencial de L2 (un estante es el pico a lo largo de un pozo de gravedad) es angosto (el vector radial) y ancho (el vector tangencial). Ancho significa más estable y la naturaleza hace el trabajo. Estrecho significa que Webb vuelve a caer en el pozo de gravedad de la Tierra, a menos que los cohetes de Webb lo mantengan en esa parte estrecha de la plataforma.
@BruceRay la quema final de hoy para la inserción orbital en L2 fue solo 1.6 metro s . Todas las quemaduras mantienen a JWST en el lado de la Tierra del pozo gravitacional L2, ya que JWST solo puede disparar sus cohetes hacia adelante y nunca hacia atrás. Entonces, ¿cuánto margen tienen? Si la quema de hoy hubiera sido una x adicional metro s , entonces JWST estaría al otro lado del pozo gravitacional L2 y eventualmente habría escapado del punto de Lagrange L2 debido a esa velocidad adicional.