¿Por qué JWST no se implementará en LEO donde es potencialmente reparable?

El telescopio espacial James Webb se desplegará (desplegará mecánicamente) mientras se dirige a L2. ¿No podría hacerlo en LEO, donde es potencialmente reparable? Se planea que Starliner CST-100 y Dragon permitan pronto misiones tripuladas asequibles a LEO, y Soyuz tal vez ya podría hacerlo. Al menos Orion está diseñado para permitir un EVA, y es un telescopio de $bn 8.8. Incluso si JWST no está diseñado para actualizarse, una parte móvil que se atasca puede moverse manualmente durante una EVA. La etapa superior lo llevaría a L2. Creo que algunas otras naves espaciales han orbitado la Tierra antes de partir hacia sus destinos interplanetarios. ¿Por qué JWST no se implementará en LEO donde es potencialmente reparable? (¿como vikingo?).

como vikingo?? ¿Te refieres a la eliminación del bio-escudo? No había riesgo significativo ni oportunidad de remediarlo. Tuvo que partir de inmediato en el Centaur, que funcionaba con baterías y tenía un propulsor criogénico hirviendo.
@MarkAdler No quiero decir que se haya puesto en órbita algo en LEO para el potencial de servicio, sino por otras razones, antes de partir más allá de la Tierra.
sobre el mantenimiento con la tecnología actual: space.stackexchange.com/q/10629/6642
Es un instrumento infrarrojo, necesita estar lejos de la Tierra.

Respuestas (5)

JWST se lanza en un Ariane V con una etapa superior criogénica. Esa etapa superior debe usarse de inmediato para lanzarlo en una trayectoria hacia el Sol-Tierra L2. El escenario funciona con baterías y el combustible criogénico se está evaporando. Por lo tanto, no habría tiempo para hacer nada, incluso si desplegara el telescopio antes de partir.

Además, el espejo y el parasol desplegados tendrían que estar diseñados para soportar las cargas del empuje del escenario superior, lo que aumentaría su masa y complejidad. Prácticamente aumentando innecesariamente la masa durante toda la vida útil del telescopio para un evento de 20 minutos.

La única forma de hacer esto sería tener una etapa superior de propulsión eléctrica. Luego, podría tenerlo en una órbita terrestre baja por un corto tiempo, lo suficientemente corto como para mitigar los escombros, y aún accesible para Orion o Dragon. Puede usar la propulsión eléctrica para elevarlo por encima de la mayoría de los escombros mientras espera el servicio (más de 2000 km) y bajarlo para la misión de servicio. Unas cuantas abolladuras en los espejos es mejor que ningún telescopio. Sin embargo, tendrá que considerar los cinturones de van Allen en la órbita de espera. La propulsión eléctrica sería de muy bajo empuje, por lo que el telescopio desplegado apenas se daría cuenta y podría esperar todo el tiempo que quisiera antes de partir. El telescopio también tendría que estar diseñado para ser útil, lo que actualmente no es.

Lo que sería realmente bueno es si tuviera un sistema de propulsión eléctrica con suficiente propulsor para llevarlo a L2 y llevarlo de regreso a LEO. Luego podría repararlo, rellenar el tanque de Xenon y enviarlo de regreso.

Por desgracia, todo eso solo aumentaría el costo de un telescopio que ya es bastante costoso, para mitigar un riesgo que puede y ha sido mitigado a través del diseño y la prueba.

Quizás lo que podríamos hacer es, si hay un problema una vez que llega a L2, sería diseñar un sistema SEP para ir a L2, agarrarlo y traerlo de vuelta.
Comenté otra respuesta, pero aquí hay una idea errónea de que el entorno de escombros mejora cuando subes más. Eso no comienza a suceder hasta muy por encima de los 2000 km de altitud. De hecho, el entorno de escombros a 1600 km es del orden de 1000 a 10 000 veces PEOR que el entorno de escombros a 400 km.
Sí, se trata del equivalente a 400 km a 1300 km, donde estaba pensando. El pico está a unos 800 km debido a algunas grandes colisiones que ocurrieron por allí . La página web de Webb tiene información limitada, pero también se quejaban de la basura que emanaba de la ISS. El entorno de desechos orbitales a la altura de la ISS en realidad no es tan malo.
Ese gráfico indica que es casi lo mismo a 1600 km que a 400 km.
@Tristan ¿Tiene acceso a datos más recientes y/o más precisos que el gráfico wiki? No sé si puedes compartir algo de esto, ya que se relaciona con tu trabajo, pero si pudieras, probablemente ayudaría.
@MarkAdler Ese gráfico se relaciona solo con objetos rastreados (10 cm y más grandes). Consulte hdl.handle.net/2060/20150003495 (presentación de la NASA, publicada públicamente a través de NTRS) para ver algunos gráficos de partículas de menor tamaño. Tenga en cuenta que incluso los tamaños trazados son aún más grandes que el tamaño más pequeño que nos preocuparía, ya que estamos tratando con superficies ópticas.
Ok, entonces a 1300 km es un factor de cinco peor que la ISS. Vuelve al nivel de la ISS a los 2000 km. De ese paquete, no veo su 1000 a 10000. Si voy al máximo local a 1500 km, eso es aproximadamente 40 veces la densidad a 400 km. ¿Hay alguna otra métrica que estés usando?
No es tan prometedor como pensé, así que editaré la respuesta.
La gente en el negocio parece tener confianza en los sistemas de automontaje mecánico. Y la única falla seria que se me ocurre es la antena principal de Galileo hace 25 años.
Skylab tenía un panel solar atascado, aunque debido a que el aislamiento se rompió en el lanzamiento.
@MarkAdler Hay más en lo que hace que un entorno de escombros sea malo que simplemente "¿cuántas cosas hay?" El tamaño de las partículas, las densidades de los materiales, los ángulos de aproximación y las velocidades, etc., todo importa. Probablemente no encontrará toda esa información detallada disponible públicamente, pero puede tener suerte si investiga ORDEM 3 (NASA) y MASTER-2009 (ESA).
Sí, hace unos 20 años utilicé un modelo similar, el modelo de micrometeoritos del sistema solar de Neil Divine, para calcular la vulnerabilidad de Cassini, especialmente sus motores principales, al flujo, que depende de la velocidad, la dirección y el tamaño de las partículas.
Realmente me gusta esta respuesta, pero ¿podría pedir una actualización? Específicamente, la parte de la pregunta de OP que compara JWST con el servicio Viking en órbita merece un pequeño comentario. ¿Estaban los servicios de Viking en órbita antes del lanzamiento? Y si es así, ¿cuál es la principal diferencia?
@AtmosphericPrisonEscape Creo que se referían al Hubble.

El telescopio espacial James Webb no se desplegará en la órbita terrestre baja porque existe un riesgo demasiado grande de que la óptica se dañe por los escombros.

[E]l entorno alrededor de la ISS no es adecuado para la óptica expuesta que tiene JWST y habría tenido la posibilidad de dañar o contaminar la óptica. El despliegue de JWST ocurre muy por encima de la órbita terrestre baja y los escombros que residen allí.

Fuente :

@MarkAdler El problema es que no hay una órbita terrestre baja más alta con muchos menos desechos. Hasta unos 1600 km de altitud, cuanto más subes, peor es el ambiente. Tendrías que ir mucho más allá de los 2000 km de altitud para encontrar un entorno comparable a la órbita de la ISS. En ese momento, ya no eres realmente accesible.

Ubicación, ubicación, ubicación.

La Tierra está demasiado caliente para un telescopio que necesita temperaturas tan bajas para funcionar. Están construyendo un parasol de 5 capas para proteger el JWST del calor del sol. Al 'flotar' en Sol-Tierra L2, a un millón de millas de la Tierra, pueden evitar esencialmente todo el calor irradiado desde la Tierra.

El objetivo es mantenerlo lo más frío posible de forma pasiva para minimizar el enfriamiento activo necesario y permitir que funcione durante más tiempo.

Pero L2 está solo un 1% más lejos del Sol, ¿no funcionaría el protector solar en LEO también? ¿Es realmente demasiado el calor reflejado de la Tierra para que esté expuesto una vez antes de que comience a operar? ¿No serán alrededor de +50 a +90 F en las temperaturas promedio de Cabo Cañaveral en el lanzamiento de todos modos?
El calor reflejado del sol es sustancial en LEO, alrededor del 20% de la radiación solar. Además, la tierra emite su propia radiación de cuerpo negro.
La Luna también irradia en el infrarrojo térmico. El protector solar JWST también actúa como un escudo de la Tierra y la Luna.
Esto realmente no explica por qué, pero creo que has dado con la razón. Intente explicar por qué LEO sería peor para la vida útil de la nave espacial que L2.
Desde LEO, la tierra es una fuente de calor de 300 K que ocupa casi la mitad del cielo. Desde SEL2, la tierra, el sol y la luna permanecen en la misma región del cielo y pueden bloquearse con un escudo relativamente pequeño. Eso deja la mayor parte del cielo de 4 K en el que el alcance puede irradiar calor.
La pregunta no era sobre el despliegue permanente en LEO. La pregunta era "¿por qué no desempaquetar todas las cosas complicadas en LEO y luego moverlas a L2 solo después de que todo se verifique y se solucione si es necesario?".

Hay tantas razones por las que se eligió una órbita L2 para el JWST. Aunque las ventajas específicas sobre LEO incluyen;

  • Puede usar instrumentos infrarrojos ya que el calor de la Tierra y el Sol puede irradiarse fuera de su campo de visión.
  • Tendrá una vista constante e ininterrumpida del espacio profundo.
  • Requerirá menos correcciones orbitales a lo largo de su vida.
  • Obviamente, el riesgo de basura espacial en LEO es un problema creciente.
  • L2 ha sido una órbita favorita para las observaciones espaciales de los astrónomos durante mucho tiempo.

Debido a la naturaleza delicada del despliegue del telescopio, sí, sería genial si pudiéramos llevar gente allí en caso de que algo salga mal. Sin embargo, esta es también la razón por la que no puede desplegarse en LEO y luego enviarse a L2, ya que simplemente no está diseñado estructuralmente para soportar ese tipo de viaje y tendría que atravesar altitudes con niveles de escombros aún mayores.

Este sitio web habla sobre las ventajas de la órbita L2 para el JWST: http://www.nasa.gov/topics/universe/features/webb-l2.html

Mi conjetura es que el tiempo jugó un papel. JWST se planeó mucho antes que Dragon y CST-100. En el momento de su planificación, el transbordador todavía estaba en servicio (creo), pero la gente sabía que se acercaba el final del transbordador.

¿Por qué JWST no se implementará en LEO donde es potencialmente reparable?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v