¿Por qué la reducción de la órbita planeada originalmente de Juno mitigaría parcialmente el daño por radiación?

Estoy tratando de entender dónde recogerá Juno la mayor parte del daño de radiación lento y acumulativo dentro de su órbita.

Actualmente se encuentra en la órbita superior de 53 días. El plan original era que mañana (2016-10-19) ejecutaría una quemadura delta-v de aproximadamente 395 m/s para descender a una órbita de 14 días.

Si entiendo correctamente, la mayor parte de la radiación que dañará los instrumentos de Juno está asociada con el campo magnético de Júpiter y se encuentra dentro de unos pocos diámetros jovianos del planeta. La órbita de 54 días pasa un poco menos de tiempo cerca de Júpiter que una órbita de 14 días del mismo perijove, pero es una pequeña diferencia.

Si Juno está acumulando la mayor parte de su daño por radiación cerca del planeta, entonces debería poder durar 30 o más de estas órbitas de período más largo. Sin embargo, acababa de leer que Juno no duraría el mismo número de sobrevuelos (más de 30) si permanecía en esta órbita superior, debido al daño por radiación acumulado.

Aquí hay un ejemplo. La órbita inferior de 14 días se denomina "Órbita científica" en varios artículos diferentes que he leído.

Del artículo de Spaceflight 101 Rocket Burn pospuesto para Juno de la NASA, para permanecer en la órbita alargada de Júpiter hasta diciembre

Pasando Júpiter el miércoles, Juno saldrá nuevamente con su próximo paso cercano del planeta el 11 de diciembre, que será la próxima oportunidad para la Maniobra de Reducción del Período, a la espera de las evaluaciones de la firma sospechosa de la válvula de retención.

La opción de una tercera órbita de captura se ha preparado como parte de numerosos escenarios de contingencia elaborados para esta misión, sin embargo, existe cierta urgencia en llevar a Juno a la órbita científica debido a la vida útil limitada de la nave espacial en el entorno de radiación extrema de Júpiter. (mi énfasis)

¿Son incorrectas mis suposiciones sobre la ubicación de las partes más dañinas de la órbita, y una cantidad sustancial de daño por radiación ocurre lejos de Júpiter y, por lo tanto, en cada órbita de 54 días, la dosis acumulada es mucho mayor que en cada 14 días más bajos? " ¿orbita?

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arriba: "Capturar diseño de órbita – Imagen: NASA/JPL/LASP". Del vuelo espacial 101

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arriba: boceto de algunas de las órbitas inferiores de 14 días de Juno e ilustración de las bandas de radiación más intensas cerca de Júpiter. Del Lost Angeles Times

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arriba: "Animación del toro de radiación de sincrotrón de Júpiter. Crédito: NASA/JPL - Caltech". Del Blog del Observatorio Vaticano

El diseño para bajar a órbitas de 14 días podría no estar relacionado con los daños por radiación, sino para lograr una cobertura óptima de Júpiter en todas partes. Un plan cuidadoso que ahora ya podría estar un poco desincronizado,
@LocalFluff Encontré un ejemplo de un artículo que discutía por qué era necesaria la órbita "Ciencia" más corta de 14 días para evitar la acumulación de daños por radiación, o algo por el estilo.
¿Quizás porque la órbita más cercana tendría una inclinación más alta, y la peor radiación es ecuatorial y significativa incluso a distancias mayores?
@LocalFluff esa es una sugerencia realmente interesante. La maniobra planificada parece mantener el periápside más o menos igual, intentaré comprobar qué sería diferente. Sin embargo, los mayores efectos de precesión no estarían en la inclinación, ¿verdad?
@LocalFluff Tracé la órbita originalmente planeada desde Horizons . Comienza con una inclinación de casi 90 grados y mantiene esa inclinación. El periapsis sufre una precesión, pero no sé si eso tiene un gran impacto en la radiación.
Los cinturones de radiación no llegan a los polos del planeta y la emisión de sincrotrón en su animación es una vista a la luz de la vista, por lo que parece estar más cerca del planeta de lo que realmente lo hacen los cinturones de radiación. El propósito es reducir la dosis de radiación acumulada y prolongar la misión, pero aún así permitir una ciencia única. También existe la ventaja de observar las regiones aurorales (es decir, los polos), algo que no se había hecho antes en Júpiter.
@honeste_vivere No entiendo muy bien todo lo que dices. Pregunté por qué el cambio mitigaría parcialmente la dosis de radiación , y usted está diciendo que reduzca la dosis de radiación acumulada . ¿Esto solo dice exactamente lo mismo o está explicando algo nuevo y no entiendo su punto?
@uhoh: estaba tratando de explicar por qué reducir el periapsis reduciría la dosis de radiación acumulada en la nave espacial, razón por la cual querían hacer esto en primer lugar. El periápside inferior permitiría a la nave espacial "deslizarse dentro" de los principales cinturones de radiación al entrar y colarse nuevamente por debajo al salir. En el estado actual, si mi entendimiento es correcto, la nave espacial está atravesando más carne de los cinturones de radiación jovianos.
OK, por lo que puedo decir usando JPL Horizons, el periápside no cambió entre las órbitas de 53 días y las órbitas de 14 días. Puedes ver mi trama en esta pregunta . Descargué los datos con intervalos de tiempo de 2 horas, por lo que los periJoves (periapses) se ven irregulares porque el sobrevuelo es realmente rápido y no son suficientes muestras para obtener una órbita suave.
La órbita más baja puede haberles permitido realizar las mediciones más rápidamente porque Juno pasaría más tiempo dentro del alcance de los instrumentos de Júpiter. Entonces, la dosis de radiación se reduciría al reducir el tiempo de la misión.
@Hobbes Es un efecto pequeño. Dado que ambas órbitas elípticas tienen una excentricidad relativamente alta, las velocidades en periJove son similares si solo cambia la distancia apoJove. Las velocidades del perijove son diferentes en los diversos planes de órbita en el archivo kernel de Horizons (10-20 %), pero se deben a las diferencias en el perijove, y esa distancia probablemente tenga múltiples restricciones en la instrumentación, la velocidad de rotación, la velocidad de recopilación de datos y la radiación. .. Voy a mirar con más detalle mañana.
permítanme reformular: en una órbita más baja, Juno pasa menos tiempo fuera del alcance de los instrumentos.
@Hobbes oic! Estoy tan concentrado en los datos de sobrevuelo a unos 4000 km que no estaba considerando todas las demás observaciones. Gracias.

Respuestas (1)

Voy a adelantar la respuesta " No fue. " a la pregunta:

¿Por qué la reducción de la órbita planeada originalmente de Juno mitigaría parcialmente el daño por radiación?

Según el artículo reciente de Space Daily, Juno permanecerá en la órbita actual de Júpiter .

La órbita más grande de 53 días de Juno permite una "ciencia adicional" que no formaba parte del diseño original de la misión. Juno explorará más a fondo los confines de la magnetosfera joviana, la región del espacio dominada por el campo magnético de Júpiter, incluida la cola magnética lejana, la magnetosfera del sur y la región fronteriza magnetosférica llamada magnetopausa. Comprender las magnetosferas y cómo interactúan con el viento solar son objetivos científicos clave de la División de Ciencias Heliofísicas de la NASA.

El párrafo resolutivo:

"Otra ventaja clave de la órbita más larga es que Juno pasará menos tiempo dentro de los fuertes cinturones de radiación en cada órbita ", dijo Scott Bolton, investigador principal de Juno del Southwest Research Institute en San Antonio. "Esto es significativo porque la radiación ha sido el principal factor limitante de la vida de Juno".

¿Por qué la reducción de la órbita planeada originalmente de Juno mitigaría parcialmente el daño por radiación?
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