¿Qué tan estables son las órbitas de Lissajous?

Ahora que el Telescopio Espacial Gaia está en camino hacia el punto Lagrangiano Sol-Tierra L2 (SEL2), empiezo a preguntarme sobre la estabilidad de la órbita de Gaia allí. El telescopio Planck ya está allí, al igual que la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson (WMAP) y otras sondas, y de Wikipedia aprendí que:

En la práctica, cualquier órbita alrededor de los puntos de Lagrange L1, L2 o L3 es dinámicamente inestable, lo que significa que las pequeñas desviaciones del equilibrio crecen exponencialmente con el tiempo.

Gaia tiene algún tipo de sistema de maniobra orbital (para tomar prestado un término del transbordador espacial) y algo de propulsor a bordo, al igual que Planck, sin embargo, me pregunto qué tan deterministas son estas órbitas y si tanto Planck como Gaia tienen correcciones automáticas y detección de colisiones en sus computadoras de vuelo. ; L2 está a "solo" 1,5 millones de km (o unos 5 segundos luz) de distancia, por lo que seguramente hay tiempo para la corrección manual.

¿Alguien conoce una fuente que diga qué tan diferentes son las órbitas de Gaia y Planck, si hay intersecciones entre sus planos orbitales o incluso qué tan probable es la necesidad de una corrección orbital no planificada? Conozco las formas de Lissajou de las clases de matemáticas y sé cuánto puede diferir el rastro proyectado dependiendo de la precisión de los tipos de datos utilizados en los cálculos (por ejemplo, flotante frente a doble). ¿Cómo maneja esto la ESA/NASA, ahora que parece que SEL2 se convertirá en un lugar lleno de gente?

Buena pregunta y estaba pensando en hacer una similar después de ver el webcast de lanzamiento ayer. Pero dado que se trata más de la gestión de las órbitas de las naves espaciales, los procedimientos, el control de actitud y algo similar a su función prevista como observatorios espaciales, creo que sería más adecuado para la exploración espacial . Sin embargo, no está estrictamente fuera de tema en Astronomía , así que se lo dejo a usted. Si está de acuerdo en que debe migrarse, indíquelo en un comentario o marque su pregunta para que la atención del moderador. ¡Salud!
Oh, no sabía sobre la exploración espacial, gracias por la indicación. En cuanto a la cuestión de migrar la pregunta, no lo sé. Probablemente encajaría en ambos lugares, pero la astronomía está buscando buenas preguntas para sacarlo de la versión beta, como leí en alguna parte. Si nadie se queja, lo mantendría aquí; si no aparece una buena respuesta, aún podríamos migrarla si está bien para todos.
Este documento (se requiere acceso a la institución o pago) establece algunos paralelismos interesantes con los asteroides. Desafortunadamente, no sé lo suficiente sobre el tema para escribir una respuesta que haga justicia a la pregunta.
Encontré uno interesante: arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2002-4528 (Formation Flying Satellite Control Around the L2 Sun-Earth Libration Point) Tiene casi exactamente lo que necesitas, pero no tengo un acceso completo ahora mismo.

Respuestas (1)

El informe original de ciencia y tecnología de Gaia (ver página 221, ver también el resumen ) brinda un análisis de la órbita de Lissajous. Por lo que entiendo, Gaia se colocará en una órbita Lissajous de pequeña amplitud, dándole un radio orbital de 400000 kilómetros de distancia de 100000 km a lo largo del eje Sol-Tierra.

Además del hecho de que esta órbita es intrínsecamente inestable, la presión de radiación variable del sol provoca una desestabilización estocástica de la órbita. La predicción es que una vez en órbita, una pequeña corrección de velocidad de 1 Se necesitan m/s aproximadamente una vez al mes para mantener la órbita.

A partir de un resumen sobre la órbita de Planck, parece que esto también se aplica a Planck.

Que el punto SEL2 esté 'lleno' no me parece un problema tan grande. Una vez que los satélites se apagan (tanto Planck como Herschel ya no están activos), su órbita se desestabilizará rápidamente, retirándolos efectivamente de la región. Pero lo que es más importante, el radio orbital es comparable a la distancia a la luna, esto realmente es una cantidad tremendamente grande de espacio. Dado que estos satélites tienen solo unos pocos metros de ancho, la probabilidad de una colisión es insignificante.