Xenon vs Hydrazine, "¿Debería quedarme o debería irme?" Decisiones de la misión Dawn

Todavía hay una rueda operativa (al menos estaba operativa la última vez que la operaron), pero Dawn ya no la usa. La falla de la tercera rueda fue en abril de este año (2017 para aquellos que lean esta respuesta dentro de miles de años).

Sí, la gravedad que tira de los brazos de palanca muy largos llamados paneles solares es un factor importante en el uso de hidracina, que empeora cuanto más baja es la órbita. (Las fuerzas de marea van como$1/r^3$o poderes superiores de$r$, por lo que las fuerzas son una fuerte función de la altitud.)

Ese gasto de hidracina se debe principalmente a la actitud, no al mantenimiento de los parámetros de la órbita. Todavía usan los motores iónicos para ajustar la órbita. Pero esa operación también consume hidracina para apuntar los motores de iones en la dirección deseada y para controlar el balanceo durante la maniobra.

Esta publicación de blog de Marc explica más sobre la situación de la rueda de reacción. Si desea obtener más información sobre el presupuesto de hidracina del juego final, puede intentar enviar un correo electrónico a Marc con sus preguntas. Apuesto a que responderá ya que le encanta hablar de estas cosas. Puede encontrar su correo electrónico en people.nasa.gov.

Creo que su conjetura aborda la disminución con el radio orbital.$(1/r)^n$,$n=3...\infty$de los términos no esféricos para el potencial de gravedad son probablemente la clave del problema. Este efecto aumenta cuando estás más cerca del cuerpo principal.

Sería de interés analizar los valores propios del sistema de dinámica rotacional. Al considerar la forma del vehículo, uno puede encontrar parcelas como esta

Este gráfico se generó utilizando un modelo de gravedad esférica, pero considerando las asimetrías en el orbitador.$k_1, k_3 = f(I_1, I_2, I_3)$, y los valores propios son proporcionales a$\sqrt{\mu/a^3}$, por lo que si estamos en el caso inestable las inestabilidades crecen más rápido al acercarse al cuerpo central. Se podría realizar un análisis similar incluyendo un cuerpo de campo de gravedad no esférico.

Más un comentario que una respuesta. Buena pregunta por cierto.

EDITAR: enlace al video explicativo

https://es.coursera.org/learn/spacecraft-dynamics-kinetics/lecture/DAQum/3-gravity-gradient-linear-stability-about-equilibria

Para responder a la pregunta sobre quedarse en Ceres o ir a otro lugar:

A Dawn no le queda suficiente propulsor de xenón para entrar en órbita alrededor de otro asteroide. Puede salir de Ceres, pero solo puede hacer un sobrevuelo después de eso.

El potencial prometedor para observar Ceres en órbitas elípticas desde más cerca que nunca hace que una segunda misión extendida allí sea extremadamente atractiva. La NASA y el panel de científicos e ingenieros reunidos para proporcionar una evaluación independiente y objetiva concluyeron que una mayor exploración de Ceres sería la tarea más valiosa para la nave espacial. Cabe señalar que Dawn es la única nave espacial en orbitar dos destinos extraterrestres e incluso ahora, habiendo excedido significativamente sus objetivos originales, tiene la capacidad de salir de Ceres y hacer una breve visita a un tercero (aunque no tiene suficiente xenón para orbita un tercio), pero las perspectivas de nuevos descubrimientos en Ceres son demasiado grandes para dejarlas pasar.

Para la segunda extensión de la misión, la NASA está considerando colocar a Dawn en una órbita elíptica que tenga un periápside más bajo que las órbitas anteriores:

Durante varios meses, el equipo de vuelo ha estado estudiando la viabilidad de volar la nave espacial más cerca de Ceres de lo que nunca se había considerado seriamente. Dawn pasó más de ocho meses en 2015-2016 dando vueltas a unas 240 millas (385 kilómetros) sobre el planeta enano. Tenía vistas espectaculares de paisajes misteriosos y adquirió una gran cantidad de datos mucho más allá de lo que el equipo había anticipado. Luego, Dawn voló a una altitud mayor durante su primera misión extendida para realizar nuevas observaciones. Ahora, los ingenieros están avanzando en las formas de operar la nave espacial en una órbita elíptica que le permitiría descender en picado a menos de 200 kilómetros (125 millas) durante unos minutos en cada revolución. Sus resultados hasta ahora son muy alentadores.