¿Qué sucede con JWST después de que se queda sin propulsor?

JWST estará orbitando L2, que es un equilibrio inestable , por lo que requerirá propulsor para mantenerse en posición. JWST transportará combustible durante 5 a 10 años .

¿Qué pasará una vez que se quede sin combustible? ¿Se desplazará en una dirección aleatoria? ¿Hay alguna dirección más probable que otras?

PD: ¿ por qué JWST no está estacionado en L4/L5? Son equilibrios estables y JWST no requeriría mucho propulsor para permanecer allí indefinidamente. Sí, requeriría protección adicional de la Tierra , pero para un profano eso parece insignificante en comparación con el protector solar que ya lleva.

Para su PD: Será en el Sol-Tierra L2 , a unos 1,5 millones de km de la Tierra. Sol-Tierra L4/L5 están a 1UA de la Tierra, o unas 100 veces más lejos. No requeriría "protección adicional de la Tierra" en SEL4/L5, pero sería mucho más problemático tratar de mantener comunicaciones de alta velocidad para todos los datos que generará.
Pura especulación; si se agota mientras aún produce ciencia útil, se recargará. Consulte ¿Está el puerto de reabastecimiento de propulsor de Landsat-7 "listo para el robot"? (Misión Restaurar-L) . Consulte también Además de HST, JWST y estaciones, ¿existen ejemplos de satélites diseñados para el servicio en el espacio? . ...su anillo de interfaz de lanzamiento llevará objetivos ópticos que podrían ser buscados por la visión artificial de un robot de servicio a medida que se acerca para unirse para hacer...
Otro comentario para su PS: Como ya se mencionó, L4/5 está mucho más lejos. Así que necesitarías muchas maniobras orbitales para llegar a este punto y el JWST tiene a.) no hay suficiente combustible para esto y no sé si hay un cohete lo suficientemente grande como para poner en órbita un JWST aún más grande. b.) Tomaría años ponerlo en posición c.) Puede recargarse si desarrollamos la tecnología dentro de los próximos años. Pero el acoplamiento en el espacio ya es difícil y el acoplamiento en L4/5 significaría que necesitamos un acercamiento y una conexión totalmente automatizados debido a los retrasos en la señal.

Respuestas (1)

Este video de Northrop Grumman (que comienza en 09:31) ilustra la órbita de JWST en un marco no giratorio (normal). Realmente está en una órbita alrededor del Sol aproximadamente un 1% más lejos que la de la Tierra, pero el débil tirón de la Tierra lo empuja un poco más rápido para que permanezca en resonancia 1:1 con la Tierra. La órbita se llama "órbita Halo" porque en un marco giratorio parece un anillo alrededor del punto L2.

Las maniobras propulsoras de mantenimiento de estación regulares, pero muy pequeñas, lo mantienen en estas configuraciones inestables. Cuanto más frecuentes sean los ajustes, menor será el consumo total de combustible por año. De acuerdo con esto y la implementación de Monte Carlo de corrección inicial de mitad de curso del Telescopio Espacial James Webb utilizando el paralelismo de tareas y la simulación de Monte Carlo de mantenimiento de estación para el telescopio espacial James Webb, habrá un pequeño evento de mantenimiento de estación propulsor cada 21 días. Wikipedia dice que esto consumirá 2-4 m/s de delta-v por año con un presupuesto de 150 m/s, por lo que la vida útil podría ser mucho más larga que 5-10 años , aunque creo quela mitad de eso (~67 m/s) se usará en correcciones a mitad de camino en su camino hacia la órbita de Halo.

Si/cuando las maniobras de mantenimiento de la estación se detuvieran, JWST se alejará de esta resonancia y entrará en una órbita más (o menos) caótica alrededor del sol. Sin embargo, no será impredecible. La comprensión de la mecánica orbital está bien desarrollada y, si no hay reabastecimiento de combustible, se elegirá la órbita final y se ejecutarán cuidadosamente las maniobras de propulsión finales para poner al JWST en su camino final elegido hacia el heliocentrismo.

Sin embargo, se habla de hacer que el JWST sea accesible para las misiones de servicio, y esto podría hacer posible el reabastecimiento de combustible. Ver por ejemplo Además de HST, JWST y estaciones, ¿existen ejemplos de satélites diseñados para servicio en el espacio? , la tecnología de reabastecimiento de combustible para naves espaciales también se analiza en ¿Está el puerto de reabastecimiento de propulsor de Landsat-7 "listo para el robot"? (Misión Restaurar-L) .

Las páginas web de Propellant Transfer Technologies , Robotic Refueling Mission y RRM Task: Refueling de la NASA tienen más fotos e información.

Teniendo en cuenta que el Telescopio Espacial Hubble sigue siendo altamente productivo después de 27 años, es difícil imaginar que no haya contingencia para extender la vida útil del JWST más allá de los diez años, aunque no sea una parte formal de su misión actual. Tirar a la basura un instrumento científico de miles de millones de dólares simplemente por falta de algún propulsor (u otros consumibles) es difícil de imaginar.

En JPL Horizons hay un cálculo de muestra de una órbita de Halo para JWST que se realizó en 2014. Orbita durante aproximadamente once años y presumiblemente incluye pequeñas maniobras de mantenimiento de posición para hacerlo. Esta órbita del mundo real es más compleja que una órbita de halo pura CR3BP (problema circular restringido de tres cuerpos) porque la Tierra está en una órbita elíptica alrededor del Sol, y la Luna agrega más perturbaciones.

La primera figura a continuación muestra la órbita completa de once años con su alejamiento final de L2 cuando finaliza el mantenimiento de la estación. Esta es una vista "de arriba hacia abajo" del plano de la eclíptica, con el Sol a la izquierda.

Las siguientes tres imágenes son solo el valor de un año y muestran los dos bucles de la órbita del halo del período de seis meses. El punto azul es la Tierra, el toro verde es la órbita de la Luna y la línea roja es la órbita de JWST. Las coordenadas están en el marco giratorio del baricentro Tierra-Luna alrededor del Sol.

imagen imagen

arriba a la izquierda: Vista desde arriba, once años. derecha: vista de arriba hacia abajo, un año. (Sol a la izquierda)

imagen imagen

arriba a la izquierda: Vista desde el Sol, un año. derecha: Vista lateral, un año. (Sol a la izquierda)

'Hubble sigue siendo muy productivo después de 27 años': eso requirió misiones de servicio extremadamente costosas. Podría haber sido más barato lanzar un nuevo Hubble cada vez. Los lanzamientos de transbordadores costaron alrededor de $ 1-1.5 mil millones. Tenga en cuenta que la NRO tampoco presta servicio a sus satélites espía, sino que los reemplaza por otros nuevos, y algunos de ellos son igual de costosos/complicados, otros casi con seguridad más. Por ejemplo, los dos Hubble se parecen a la NRO donado a la NASA.
@HephaestusAetnaean "Desechar un instrumento científico de miles de millones de dólares simplemente por falta de propulsor (u otros consumibles) es difícil de imaginar". Dentro de diez años después de la futura fecha de lanzamiento de JWST, es posible que no cueste "miles de millones de dólares" traer un propulsor adicional para el mantenimiento de la estación. Mantengamos el foco en el tema de la pregunta. Repostar no es lo mismo que reemplazar subsistemas y, en general, el costo de las operaciones espaciales está disminuyendo.
Lo siento si te he ofendido, pero no estaba tomando una posición (ni a favor ni en contra de ti). Estaba agregando un bocado adicional de contexto/profundidad a una respuesta que ya era buena. Además, realmente preferiría que space.se no se convierta en otro podio para contraargumentos reflexivos y quisquillosos. Tengamos una conversación para resolver un problema, no un concurso para defender una posición.
Comenzaré: dado que los costos de las operaciones espaciales están cayendo (especialmente los costos potenciales de lanzamiento), ¿cree que es más factible lanzar un reemplazo de JWST pesado/sobreconstruido/robusto (pero más barato y más nuevo) (y perder el anterior)? , o para lanzar una misión de reabastecimiento de combustible (potencialmente) más complicada para salvar el JWST más antiguo (pero exquisito/caro/valioso/probado)?
@HephaestusAetnaean Esta pregunta y respuesta de SE son sobre el propulsor necesario para el mantenimiento de la estación de JWST. He dejado un comentario para reiterar esa restricción. Si desea abordar un concepto más amplio, puede considerar publicar una nueva pregunta.
Después de una segunda inspección, tienes razón, mi error. Leí demasiado en la pregunta. Tu primer comentario tiene mucho más sentido para mí ahora. Salud.
@HephaestusAetnaean, usted hace puntos interesantes, si hay una manera de expresarlos en forma de una pregunta SE, ¡creo que la discusión sería muy interesante y sobre el tema!
@ daniel.sedlacek la respuesta es excelente, aunque no creo que yo fuera el autor de la pregunta original.
@HephaestusAetnaean vaya, de hecho. ¡Lo lamento!
@Rob, la mención estaba destinada a ser tangencial, pero si cree que eso ayuda, puede editar esta respuesta y agregar algunas cosas. He aplastado las imágenes para hacer más espacio, sin embargo, ahora es tarde aquí, lo revisaré mañana. O podría considerar publicar una respuesta adicional/suplementaria aquí. Además, si algo de eso se aplica a esta o esta pregunta, podría considerar agregar una respuesta allí también. mañana te consulto, gracias!
Personalmente, en mi humilde opinión, en lugar de repostar, que es una operación muy compleja en el espacio, JWST debería tener un accesorio de agarre, y dentro de 10 años se debería enviar una nave espacial muy rudimentaria, algo así como satélites comunes, excepto que sin la "carga útil específica de la misión". equipados con un dispositivo de agarre, atracan en el puerto y sirven como un módulo de propulsión externo.
@SF. Dado que el centro de masa no va a estar en el dispositivo de agarre, una sola unidad puede ser "torqish". Pero si el mantenimiento de la estación se realiza principalmente en una dirección (como ocurre con algunas órbitas de halo), las complicaciones son mínimas. Ciertamente es una buena idea; ¡Espero comprar acciones en GrappleDox LLC pronto!
@uhoh - Una foto del LVIR de JWST . PD: Hizo la edición, cambios mínimos.
Re Si/cuando se detuvieran las maniobras de mantenimiento de la estación -- La última operación de mantenimiento de la estación planificada es expulsar el JWST de su pseudoórbita L2 a una órbita heliocéntrica de seguimiento de la Tierra. Habrá audiencias, etc. si no se realiza esta maniobra de disposición. La cifra de 5 años es el peor de los casos donde el lanzamiento y la etapa superior apenas "funcionan". La cifra de 10 años es el mejor de los casos donde todo funciona casi a la perfección. La realidad debería estar en algún punto intermedio.
Si se iba a realizar una misión de repostaje (no hay un plan para ello), su desarrollo ya tendría que estar en marcha. Un vehículo robótico complejo que solo toma cinco años desde el concepto inicial hasta el despliegue es inaudito.
@DavidHammen sí, ¡eso ciertamente suena bien! Por cierto, solo tangencialmente, ¿el puerto de reabastecimiento de propulsor de Landsat-7 está "listo para el robot"? (Misión Restore-L) tiene una recompensa. Estoy tratando de averiguar si realmente hay una misión de reabastecimiento de combustible que se va a lanzar, cortar el aislamiento, encontrar una línea de combustible, acceder a ella y reabastecer de manera invasiva una demostración de nave espacial o no.
@uhoh: lo que era Restore-L ahora se llama OSAM-1 . La planificación comenzó en 2016. Se proyectó que se lanzaría en 2020. Ahora se proyecta que se lance a fines de 2023 , tal vez, y se proyecta que cueste más de $ 1.3 mil millones (EE. UU.). Para empeorar las cosas, OSAM-1 ahora es una misión para un vehículo en LEO, no necesariamente Landsat-7. En algún momento (y $ 1.3 mil millones ya pasó ese punto), la falacia del costo irrecuperable entra en acción.
@DavidHammen ¡GUAU! Esa parece ser la mejor y última respuesta aquí, ¡considere publicar como tal!
¿Qué sucede con JWST después de que se queda sin propulsor?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v