Biegowelove.pl

informacje o Polsce. Wybierz tematy, o których chcesz dowiedzieć się więcej

Milionowa podróż z Kosmicznego Teleskopu Webba do L2 jest prawie ukończona

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) jest kolejnym z największych obserwatoriów NASA. Podąża za linią Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, Obserwatorium Compton Gamma Ray, Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra i Kosmicznego Teleskopu Spitzera. JWST łączy w sobie cechy dwóch swoich poprzedników, obserwacji w podczerwieni, takich jak Spitzer, oraz wysokiej rozdzielczości, takich jak Hubble. Źródło: NASA, SkyWorks Digital, Northrop Grumman, STScI

W poniedziałek 24 stycznia inżynierowie planują wydanie instrukcji NASA’s Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba Aby zakończyć ostateczną korektę wypalenia, umieściłoby go na pożądanej orbicie, około miliona mil od Ziemi, w tak zwanym punkcie Lagrange’a II Słońce-Ziemia, lub w skrócie „L2”.

Matematycznie punkty Lagrange’a są rozwiązaniami tak zwanego „problemu trzech ograniczonych ciał”. Jakiekolwiek dwa masywne i grawitacyjnie znaczące obiekty w kosmosie generują pięć określonych lokalizacji – punktów Lagrange’a – gdzie siły grawitacyjne i odśrodkowe ruchu trzeciego, małego obiektu, takiego jak statek kosmiczny, są w równowadze. Punkty Lagrange’a są oznaczone literami L1 do L5 i są poprzedzone dwiema nazwami ciał grawitacyjnych, które generują (najpierw większe).

Misja ESA ma się udać tam, gdzie wcześniej nie dotarła żadna misja

Punkty Lagrange’a związane z układem Słońca i Ziemi. Punkty Lagrange’a to pozycje w kosmosie, w których siły grawitacyjne układu dwóch ciał, takiego jak Słońce i Ziemia, równoważą się, umożliwiając statkowi kosmicznemu pozostanie w miejscu przy zmniejszonym zużyciu paliwa. Zdjęcie zawiera małą ikonę przedstawiającą statek kosmiczny NASA WMAP krążący wokół L2, który znajduje się około 1,5 miliona kilometrów od Ziemi. Źródło zdjęcia: Zespół naukowy NASA/WMAP

Chociaż wszystkie punkty Lagrange’a są punktami równowagi grawitacyjnej, nie wszystkie z nich są całkowicie stabilne. L1, L2 i L3 są miejscami „metastabilnymi” z gradientami grawitacyjnymi w kształcie siodła, takimi jak punkt w połowie drogi między dwoma pikami, który jest nieco wyższy, gdzie niski, stabilny punkt znajduje się między dwoma pikami, ale nadal jest punktem wysokim i niestabilnym w stosunku do dolin po obu stronach grzbietu. L4 i L5 są stabilne, ponieważ każde miejsce przypomina płytkie zagłębienie lub misę nad środkiem długiej, długiej grani lub pagórka.

READ  Alarm NHS w związku z dużą liczbą pacjentów z Covid w Wielkiej Brytanii korzystających z respiratorów | Korona wirus

Po co więc wysyłać Webba na orbitę L2 Słońce-Ziemia? Ponieważ jest to idealne miejsce na obserwatorium na podczerwień. W Sun-Earth L2 Słońce i Ziemia (a także Księżyc) zawsze znajdują się po jednej stronie przestrzeni, co pozwala Webbowi na stałe zacienienie optyki i instrumentów teleskopu. To umożliwia im ochłodzenie się ze względu na ich czułość na podczerwień, a mimo to dotarcie do niemal połowy nieba w dowolnym momencie w celu obserwacji. (Zobacz zamieszczony poniżej film.) Aby zobaczyć dowolny punkt na niebie w czasie, wystarczy kilka miesięcy czekać na podróż dalej wokół Słońca i odsłonięcie większej części nieba, które wcześniej znajdowało się „za” słońcem.

Co więcej, w punkcie L2 Ziemia jest na tyle daleko, że emitowane przez nią ciepło o temperaturze pokojowej nie ogrzewa Webba. A ponieważ L2 jest miejscem równowagi grawitacyjnej, Webb może z łatwością utrzymać tam swoją orbitę. Zauważ, że o wiele łatwiej, łatwiej i wydajniej jest obracać się wokół L2 niż precyzyjnie osadzać w L2. Co więcej, obracając się po orbicie zamiast znajdować się dokładnie w L2, Webb nigdy nie zaćmi Słońca, co jest niezbędne dla stabilności termicznej Webba i wytwarzania energii. W rzeczywistości orbita Webba wokół L2 jest znacznie większa niż orbita Księżyca wokół Ziemi! L2 nadaje się również do stałego utrzymywania kontaktu z centrum operacyjnym misji na ziemi przez sieć kosmiczna. Inne obserwatoria kosmiczne, w tym WMAPi Herschel, I deska Orbita Słońca i Ziemi L2 z tych samych powodów.

Ogólnie rzecz biorąc, doprowadzenie statku kosmicznego do Sun-Earth L2 jest dość proste, ale inżynieria Webba dodała zmarszczkę. Karen Rishon, główny inżynier dynamiki lotu w Webb, opisuje przejście z Webba do L2 i utrzymanie go tam:

„Pomyśl o wyrzuceniu piłki w powietrze tak mocno, jak to możliwe; zaczyna się bardzo szybko, ale zwalnia, gdy grawitacja ciągnie ją z powrotem w kierunku ziemi, ostatecznie zatrzymując się na jej szczycie, a następnie z powrotem na ziemię. Podobnie jak twoja ręka podająca piłkę energii, by wznieść się kilka metrów nad powierzchnię ziemi. Rakieta Ariane 5 dała Webbowi energię do przebycia dużej odległości 1,1 miliona km, ale za mało energii, aby uciec przed grawitacją Ziemi. Podobnie jak piłka, Webb zwalnia, a jeśli na to pozwolimy, w końcu zatrzyma się i opadnie w kierunku Ziemi. W przeciwieństwie do kuli, nie powróci Webb na powierzchnię Ziemi, ale będzie poruszał się po bardzo eliptycznej orbicie, z perygeum 300 km i apogeum 1 300 000 km. Używając ciągu co trzy tygodnie z małych silników rakietowych na pokładzie Webba, będzie on krążył wokół L2 i okrążał jego halo raz na sześć miesięcy.

„Więc dlaczego Ariane nie dała Webbowi więcej energii i dlaczego Webb potrzebuje korekty kursu? Jeśli Ariane dała Webbowi zbyt dużo energii, aby dostać się do L2, byłoby zbyt szybko, gdy tam dotarł i przekroczyłby wymaganą naukę Webb musiałby wykonać duży manewr hamowania, pchając się w stronę słońca, aby zwolnić. w kierunku słońca, potencjalnie wystawiając optykę i instrumenty teleskopu bezpośrednio na słońce, co powoduje przegrzanie struktur i dosłownie topi klej, który je łączy. z wielu powodów i nigdy nie była opcją projektową.

„Tak więc Webb wymagał wystarczającej mocy rakiety Ariane, aby mieć pewność, że nigdy nie będziemy musieli wykonywać wstecznego wypalenia, ale zawsze będzie potrzebował wypalenia z obserwatorium, aby dokładnie wyrównać różnicę i umieścić ją na pożądanej orbicie. tak dokładnie, że nasze pierwsze spalenie A najbardziej niebezpieczne było mniejsze, niż musieliśmy planować i projektować, pozostawiając więcej paliwa na dłuższą misję!”

— Karen Rishon, główny inżynier Webb Flight Dynamics, NASA Goddard Space Flight Center

Szczegółową analizę orbity Webb można znaleźć tutaj.

READ  Naukowcy ostrzegają Brytyjczyków, aby nie nosili masek, aby spowolnić rozprzestrzenianie się COVID-19 Korona wirus