Pregunta:
¿Por qué el telescopio espacial James Webb debería permanecer en la inestable L2?
Waffle's Crazy Peanut
2013-07-17 21:50:47 UTC
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Todos sabemos que el lanzamiento del telescopio espacial James Webb está previsto para 2018. Se ha decidido que la órbita de JWST será elíptica alrededor del punto de Lagrange L2, que ha sido declarado como uno de los puntos inestables (L1, L2, L3).

Entonces, ¿por qué debería orbitar el punto?

Tengo algunos puntos . Los instrumentos del telescopio son bastante sensibles y siempre deben mantenerse alejados del sol (¿de verdad? ¿Es así?) Y también en un ambiente frío; ambos están satisfechos con L2. Wikipedia dice esto:

Las fuerzas gravitacionales combinadas del Sol y la Tierra pueden sostener una nave espacial en este punto, por lo que en teoría no se necesita el empuje de un cohete para mantener una nave espacial en órbita alrededor de L2. En realidad, el punto estable es comparable al de una pelota en equilibrio sobre la forma de una silla de montar. En una dirección, cualquier perturbación empujará la pelota hacia el punto estable, mientras que en la dirección de cruce la pelota, si se perturba, caerá alejándose del punto estable. Por lo tanto, se requiere algo de mantenimiento, pero con poca energía gastada (solo 2-4 m / s por año, del presupuesto total de 150 m / s)

Primero, ¿es realmente estable en absoluto? Si eso es tan inestable en realidad, ¿por qué debería colocarse allí? Quiero decir, los puntos L4 de & L5 están bien. ¿Por qué no se puede colocar el telescopio de tal manera que siempre mire hacia afuera del Sol? (La Tierra también, si no quieren que su reflejo se agriete)

@geoffc: * "... el sol se pone así?" * Por eso mencioné "colocado mirando hacia afuera del sol". En mi humilde opinión, creo que se puede hacer ;-)
@PearsonArtPhoto Ya, estaba pensando en L3 más que en L4 / L5. Consulte https://en.wikipedia.org/wiki/Co-orbital_configuration Ignore mi comentario, puede eliminarlo.
@CrazyBuddy: con respecto al requisito de mantener las naves espaciales alejadas del sol. ¡Oh diablos, sí! El telescopio funcionará, según Wikipedia, a "aproximadamente 40 K (-233,2 ° C; -387,7 ° F)". En el espacio, a la distancia del Sol donde funcionará JWST, la exposición a la luz solar directa lo calentaría a algo así como 200 ° C en cuestión de minutos. Esto lo volvería inútil.
Totalmente de acuerdo, todos sabemos que se lanzará en 2018
Dos respuestas:
#1
+42
PearsonArtPhoto
2013-07-17 22:02:30 UTC
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Hay un par de razones.

  1. La distancia de la L2 a la Tierra es de solo 1,5 millones de km. Las L4 / L5 están a 1 UA, o unos 150 millones de km de distancia. Eso conduce a una reducción en el margen de enlace de 40 db, o 1/10000. Eso es bastante significativo. Para compensar esa diferencia, necesita una antena parabólica más grande, más potencia o una pérdida de datos.
  2. Como mencionaste, el uso de combustible es bastante bajo para mantener esa posición, solo en un orden de 150 m / s delta v durante toda la misión. Eso no es mucho, y de hecho, es menos de lo que se requiere para mantener un satélite en órbita geoestacionaria.
  3. El satélite está mucho más cerca, lo que reduce el tiempo para ordenar un objeto. Light solo tardará 5 segundos en llegar a James Webb, mientras que tardará 9 minutos en llegar a L4 / L5. Esto limita la capacidad de ejecutar comandos en tiempo real, que ocasionalmente son útiles (Think Gamma Ray Bursts, Super Novas, etc.)

La conclusión es que el problema de comunicación se simplifica con un telescopio más cercano, y eso compensa con creces el tener que consumir un poco más de combustible.

... y si alguna vez * tuvieran * que arreglar algo, hipotéticamente hablando por supuesto, de forma robótica o tripulada, las mismas ventajas de L2 se aplican aquí también.
#2
+5
Erik
2013-07-20 20:41:54 UTC
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Creo que es como dice el subartículo de Wikipedia sobre L2:

El Sol-Tierra L2 es un buen lugar para los observatorios espaciales. Debido a que un objeto alrededor de L2 mantendrá la misma posición relativa con respecto al Sol y la Tierra, el blindaje y la calibración son mucho más simples.

Si bien esto es cierto, lo mismo es cierto para casi todos los puntos L.
@PearsonArtPhoto * blindaje *: L2 permanece a la sombra de la Tierra, lo que significa que no hay reflejos del Sol.
@SF., No hay ninguna sombra en la órbita JW - https://space.stackexchange.com/a/4111/2843. El blindaje es más fácil que en LEO cuando hay un objeto emisor de infrarrojos cálido muy grande que gira alrededor del telescopio en ángulos aleatorios: demasiados choques térmicos cada hora, y es imposible tener EarthShield (de rotación rápida y activa) para esconderse de la temperatura. Radiación de la Tierra para espejos criogénicos. "Sombra" de la Tierra en escala - https://en.wikipedia.org/wiki/Umbra,_penumbra_and_antumbra#Penumbra "El cono completo se extiende sobre 1,32 millones de km", y L2 es de 1,5 millones. Y la órbita del halo L2 está a 100 km del punto L2.
@osgx: eso solo significa que no hay umbra completa. L2 permanece en [* antumbra *] (https://en.wikipedia.org/wiki/Umbra,_penumbra_and_antumbra#Antumbra) lo que reduce severamente la cantidad de luz que llega al punto. Eso es definitivamente diferente a "ninguna sombra", a diferencia de cualquier otro punto Lagrangiano Tierra-Sol.
@SF. y todavía JWST (y otros observatorios) están en órbita de halo a 100 kilómetros, tratando de mantener su camino lejos de [antumbra & penumbra] (https://space.stackexchange.com/a/24568) el mayor tiempo posible. Gaia - http://issfd.org/ISSFD_2014/ISSFD24_Paper_S2-5_Renk.pdf "* desventaja de los eclipses ... maniobra de evitación del eclipse ... eclipse parcial ... no es deseable con respecto al equilibrio térmico *"; JWST - https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20160001318 "* Requisitos importantes que afectan al JWST ... la ** evitación de eclipses de Tierra / Luna ** ... ninguno permitido, Controlador de restricciones: Energía y Térmica * "


Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 3.0 bajo la que se distribuye.
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