¿Por qué se colocan tantos telescopios espaciales en LEO en lugar de en los puntos de Lagrange? ¿Y por qué oímos hablar más del Hubble que de cualquier telescopio de órbita Langrange?

La razón por la que hay tan pocas naves espaciales colocadas en los puntos de Lagrange es que es mucho más difícil llegar allí . Lanzar cargas útiles considerables a velocidades de escape de la Tierra requiere un vehículo muy grande y es simplemente impráctico/imposible para muchas misiones.

Por ejemplo, en el momento de su lanzamiento, no había ningún vehículo de lanzamiento en funcionamiento capaz de elevar la masa de 11000 kg del Hubble incluso a la órbita de transferencia geoestacionaria , y mucho menos la velocidad de escape.

Además, las órbitas de halo alrededor de L1, L2 y los puntos requieren un mantenimiento constante de la posición, ya que solo son pseudoestables. Para JWST, se espera que sea de 2 a 4 m/s por año, lo que le da una vida operativa estimada de ~10 años .

Comparaciones con otros telescopios

En cuanto a por qué escuchamos más sobre el Hubble que sobre cualquier telescopio de órbita Langrange; oímos más sobre Hubble que prácticamente cualquier otra nave espacial . Esto se debe a que Hubble opera en longitudes de onda visibles y ultravioleta cercanas y, por lo tanto, produce una gran cantidad de material digno de relaciones públicas . Sus problemas iniciales bien publicitados probablemente también ayuden a la imagen pública del Hubble. Como se señaló en los comentarios, si Hubble no hubiera estado en LEO, la misión de rescate para reparar su óptica no habría sido posible.

Compara esto con otros observatorios:

El Observatorio de Rayos X Chandra (en una órbita terrestre altamente elíptica), otro de los Grandes Observatorios de la NASA que tiene una destacada y larga historia de descubrimientos que han proporcionado datos invaluables a la comunidad científica. ¿Su único defecto? Operaba (obviamente) en longitudes de onda de rayos X, lo que hacía que sus observaciones a menudo fueran menos fotogénicas.

El Observatorio Espacial Herschel, que operó en la Tierra-Sol L2 durante 4 años, también proporcionó una gran cantidad de datos invaluables, produciendo 152 artículos científicos en su primer año y primeros meses . Sin embargo, en 2013 se agotó su suministro de refrigerante de helio y fue dado de baja.

El único telescopio que ha desafiado al Hubble en la fama en los últimos años puede ser el Kepler , que se encuentra en una órbita heliocéntrica (pero no en un punto de Lagrange). Su masa de lanzamiento de ~1000 kg es menos de una décima parte de la del Hubble, lo que habría limitado sus capacidades.

El futuro

¿Usarán los futuros observatorios los puntos de Lagrange? Posiblemente, pero las limitaciones de lanzamiento todavía existen hoy. JWST es definitivamente una excepción y no la norma. Está dentro de las capacidades de su lanzador Ariane 5 y tiene un presupuesto más allá de los sueños de la mayoría de los programas de observatorios.

He incluido información adicional de los comentarios muy útiles.

Para agregar a la buena respuesta existente sobre los aspectos prácticos de lanzar puntos de Lagrange, también vale la pena considerar por qué las misiones que han ido tan lejos usan los puntos de Lagrange inestables, cuando L4 y L5 son estables.

Todo se reduce a lo que sucede si el satélite pierde el control. En los puntos de Lagrange inestables, si el satélite se fríe de alguna manera, se saldrá del punto de Lagrange y finalmente encontrará su camino hacia la Tierra o el Sol y se quemará. Y si se acerca a perder el control, la NASA (o quien sea) puede controlarlo deliberadamente. Dirigirse hacia el Sol sería la elección, porque ya tenemos suficiente porquería al azar a nuestro alrededor.

Sin embargo, si está en un punto de Lagrange estable, deberá darle velocidad de escape para salir de allí. Eso requiere que el satélite tenga una gran cantidad de combustible guardado solo para esto y aún tenga el control total. Si no, terminas con una pieza aleatoria de basura atascada en ese punto de Lagrange que nunca puedes cambiar. En general, esta es una mala idea.

Si está instalando una estación espacial, por supuesto, un punto de Lagrange estable es exactamente lo que desea. En ese caso, es perfectamente aceptable que la estación espacial (y nada más) ocupe ese punto de Lagrange. Pero para un satélite aleatorio al que pueden unirse más tarde otros satélites aleatorios que vuelan relativamente cerca, irónicamente, una órbita estable no es algo bueno.

La otra cosa es que necesita más energía para transmitir grandes cantidades desde los puntos Lagrangianos, por lo que requiere paneles solares más grandes, por lo tanto, más masa.

Otra razón por la que Hubble está en LOO es que la tecnología era esencialmente la de un satélite espía, ¡pero apuntando hacia el otro lado! Como descubrieron poco después del lanzamiento del Hubble, el satélite vibraba cuando los paneles solares se calentaban y enfriaban; la comunidad de inteligencia de EE. UU. estaba al tanto de este problema con el tipo particular de paneles solares, pero no informó a la NASA.

Además de las otras razones: un punto de Lagrange tiene ventajas para algunos tipos de telescopio, pero menos para otros.

La Tierra es brillante en luz visible, IR y algunas longitudes de onda de radio, menos en longitudes de onda de rayos X y gamma.

Cada telescopio tiene una misión o varias. El proceso de selección equilibra los beneficios científicos esperados con el costo. Aunque este equilibrio está lejos de ser perfecto, el hecho de que se necesite más delta v para llegar a los puntos de Lagrange va en contra de poner telescopios allí. Esto se puede presentar como un costo más alto para llegar allí o menos masa que puede llegar con un cohete determinado. Muchos de los telescopios espaciales solo quieren estar por encima de la atmósfera para evitar la absorción de la banda de longitud de onda en la que operan. La razón principal para ir a los puntos de Lagrange es evitar el calentamiento del infrarrojo emitido por la tierra. Eso es importante para los telescopios infrarrojos, donde el enfriamiento es fundamental para evitar el ruido. Para telescopios en bandas de longitudes de onda más cortas, es difícil justificar el costo adicional de los puntos de Lagrange.