¿Naturaleza de la "Posición de inicio" de Hayabusa-2 en relación con Ryugu? ¿Es el L1 de Ruygu?

La posición inicial de Hayabusa2, también conocida como BOX-A , es una región cúbica de aproximadamente 1 km de tamaño, 20 km sobre Ryugu y directamente en la línea Ryugu-Tierra.

Podemos demostrar que la posición de inicio no está en ningún punto de Lagrange simplemente comprobando dónde estarían para Ryugu. El radio de Hill de una masa de objeto$m$en órbita con eje semi-mayor$a$alrededor de una masa corporal$M$(el Sol) viene dado por:

lo que nos da ~75km. Los puntos L1 y L2 se encuentran aproximadamente en el borde de la esfera Hill, por lo que podemos ver que Hayabusa2 está dominado por la gravedad de Ryugu. Nota: Ryugu tiene una excentricidad relativamente alta, por lo que el radio de la colina varía significativamente con el tiempo, pero la media es de unos 75 km.

Sin embargo, dominado es una palabra fuerte para la influencia de Ryugu en la nave: en la posición inicial, la aceleración radial de la gravedad es algo$7.5\times10^{-8} ms^{-2}$o solo$0.28 mms^{-1}h^{-1}$. Esto hace que las maniobras orbitales convencionales sean poco prácticas/inutilizables, por lo que se puede considerar que Hayabusa2 está en órbita conjunta con Ryugu en lugar de en órbita.

Las razones detrás del posicionamiento se deben esencialmente a esta falta de un campo gravitatorio fuerte y, quizás lo más importante, al hecho de que antes de la misión, la fuerza y ​​la forma del campo no se conocían con mucha certeza. Por ejemplo, en esta presentación en el período previo a la llegada de Hayabusa, JAXA da una incertidumbre de 8 veces en la densidad de Ryugu y da su masa como 1,7 × 10 ¹¹ kg – 1,4 × 10 ¹² kg .

Dirección

Por las razones anteriores, la aproximación inicial y las semanas subsiguientes se dedicaron a ejecutar maniobras muy cuidadosas para mapear mejor el campo gravitatorio de Ryugu en preparación para actividades posteriores en la superficie. Dado que estas maniobras no se podían planificar con precisión de antemano, la línea Ryugu-Tierra se utilizó como base para el sistema de coordenadas por simplicidad. El par Ryugu-Earth y Ryugu-Sun definen el plano ZX; consulte aquí para obtener más detalles .

Otras consideraciones incluyen:

• Asegurarse de que Hayabusa siempre tenga una línea de visión con la Tierra para la comunicación
• Garantizar que los paneles solares de Hayabusa nunca sean eclipsados ​​por Ryugu
• Garantizar una buena iluminación de la superficie para el seguimiento y la observación (durante las maniobras de BOX-A, el régimen de BOX-B se mueve lateralmente para proporcionar diferentes ángulos de iluminación)

Distancia

La separación de 20 km proporciona esencialmente una posición "segura" desde la cual operar. Podemos demostrar que el tiempo hasta el impacto en caída libre desde esta distancia es de aproximadamente 6,5 días :

¡ Esto usa la simplificación de que el radio de Ryugu es 0 para obtener una aproximación que es lo suficientemente buena para nuestros propósitos ya que la fórmula completa es demasiado complicada para aquí! También ignoro la perturbación del Sol que es pequeña pero no insignificante.

Esto, por supuesto, significa que los equipos de tierra tienen mucho tiempo para corregir cualquier desviación debido a la falla del sistema de navegación autónomo o caídas de señales. Como referencia, esto daría una deriva de solo 50 cm en el transcurso de una hora.

Mantenimiento de la estación

Hayabusa2 tiene un sistema de propulsión química utilizado para el control de actitud y maniobras en el asteroide. Consiste en un conjunto de 12 propulsores de hidracina de 20 N que pueden proporcionar una aceleración de ~$0.1ms^{-2}$- suficiente para contrarrestar cualquier deriva causada por la gravedad de Ryugu.

Otras lecturas:

El sitio web de JAXA proporciona buenas presentaciones actualizadas de comunicados de prensa sobre Hayabusa2 aquí en la parte inferior de la página.

Uso 4.5E11kg para la masa de Ryugu que está actualizada, pero el valor informado todavía tiene una gran incertidumbre relativa. Mi valor para el diámetro de Ryugu es de 850 m, que es aproximadamente su diámetro medio, pero el valor real obviamente varía sustancialmente.