Kysymys:
Miksi niin monta avaruusteleskooppia sijoitetaan LEO: han Lagrange-pisteiden sijasta? Ja miksi kuulemme Hubbleista enemmän kuin mistään Langrange-kiertoradan kaukoputkesta?
Paran Bharali
2018-06-17 00:26:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tässä on luettelo kaikista avaruusteleskoopeista, jotka eri avaruusjärjestöt ovat julkaisseet - Luettelo avaruusteleskooppeista. Suurin osa luetelluista kaukoputkista sijoitetaan Ala-Maan kiertoradalle (noin 95% niistä). Se ei todennäköisesti ole ihanteellinen paikka kaukoputken sijoittamiseen monien ilmeisten syiden vuoksi, kuten maapallomme säteilee valtavasti infrapunasäteilyä; kuten professori Michael Merrifield sanoi - "Se on kuin tähtitieteen tekeminen kaikkien valojen ollessa päällä" .

Tässä on luettelo kaikista sijoitetuista esineistä Lagrangen pisteissä - Luettelo esineistä Lagrangian pisteissä. Näissä pisteissä on tuskin 10 esinettä. Näiden esineiden elinikä on melko pieni, mutta näillä kiertoradoilla on varmasti monia tulevia tehtäviä, joista tunnetuin on James Webb -avarusteleskooppi:

enter image description here.

JWST sijoitetaan L2 Lagrange -pisteeseen. Joten tämä on selvästi ainoa valinnainen kiertorata tuleville kaukoputkioperaatioille. Joten lopuksi lopuksi minulla on joitain kysymyksiä-

Miksi Lagrange-pisteissä on niin vähän teleskooppeja, että niillä on niin paljon etuja? Onko se budjettiin liittyvä asia, eikö se ole riittävän toteutettavissa suuressa mittakaavassa? Lagrange-pisteissä on / oli joitain observatorioita, ja tuskin kuulimme niistä - toisin kuin Hubble-avaruusteleskooppi, jota monet pitävät menestyneimpänä ja tärkeimpänä ihmisen luomana. Tulevatko kaikki tulevat avaruusteleskoopit Lagrange-pisteisiin?

Vaihtoehtoisesti, onko kuun kiertorata mahdollista? Tarkoitan, että tietysti olisi kallista saada se sinne, mutta pitäisikö se kauemmin ja toimisi paremmin?
@KevinFegan on päinvastoin, koska kiertoradalla tapahtuu hajoamista, tiedonsiirto-ongelmia ja painovoima vaihtelee, minkä vuoksi kuun kiertoradalla on hyvin vähän satelliitteja
Täysi maallikko täällä, mutta kuvittelen, että kuu ja muut planeetat saattavat silti sotkea tasapainot.
qwerty - Ajattelin, että kuun kiertoradan vakautta ei olisi paljon vaikeampi / helpompi ylläpitää kuin matalan maan kiertorataa ja luultavasti helpompaa kuin kiertoradan ylläpitäminen Lagrange-pisteessä. Ja kiertoradalla olemisesta, jossa ei ole ilmapiiriä, on oltava hyötyä. @Mehrdad - "saattaa silti sekoittaa tasapainot" mitä tarkoitat tasapainoilla?
@KevinFegan etsii "Lunar Mascons" ja se vastaa paljon enemmän kuin voimme kommenteissa.
Viisi vastused:
#1
+77
Jack
2018-06-17 00:57:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Syy, että Lagrangen pisteisiin on sijoitettu niin vähän avaruusaluksia, on paljon vaikeampaa päästä sinne . Suurten hyötykuormien laukaiseminen maapallon pakenemisnopeuksiin vaatii erittäin suuren ajoneuvon ja on yksinkertaisesti epäkäytännöllistä / mahdotonta monissa tehtävissä.

Esimerkiksi sen laukaisuhetkellä ei ollut ei laukaisua käytössä oleva ajoneuvo, joka pystyy nostamaan Hubblen 11000 kg: n massan jopa geostationaariselle siirtoradalle saati paeta nopeudesta.

Lisäksi halo kiertää L1: n ympäri, L2 ja pisteet edellyttävät jatkuvaa asemavalvontaa, koska ne ovat vain näennästabileita. JWST: n tämän odotetaan olevan noin 2–4 m / s vuodessa, mikä antaa sen arvioidun käyttöiän ~ 10 vuotta.

Vertailut muihin teleskooppeihin

Miksi kuulemme Hubbleista enemmän kuin mikään muu Langrange-kiertoradan kaukoputki; kuulemme enemmän Hubbleista kuin käytännössä mistään muusta avaruusaluksesta . Tämä johtuu siitä, että Hubble toimii melkein ultraviolettisäteellä ja näkyvillä aallonpituuksilla, ja siksi se tuottaa paljon PR-arvoista materiaalia. Sen hyvin julkistetut hampaiden nousun ongelmat auttavat todennäköisesti myös Hubblen julkista kuvaa. Kuten kommenteissa todettiin, jos Hubble ei olisi ollut LEO: ssa, sen optiikan korjaaminen ei olisi ollut mahdollista.

Vertaa tätä muihin observatorioihin:

Chandra-röntgentutkimuskeskus (erittäin elliptisellä Maan kiertoradalla), toinen NASAn suurista observatorioista, jolla on erinomainen ja pitkä historia löytöjä, jotka ovat tarjosi arvokasta tietoa tiedeyhteisölle. Sen ainoa virhe? Se toimi (ilmeisesti) röntgen-aallonpituuksilla, mikä teki havainnoistaan ​​usein vähemmän fotogeenisiä.

Herschelin avaruuden observatorio, joka toimi maapallo-aurinko L2: lla 4 vuotta, antoi myös valtavia määriä korvaamatonta tietoa - tuottaen 152 tieteellistä artikkeleita sen ensimmäisenä vuonna ensimmäisinä kuukausina . Kuitenkin vuonna 2013 sen heliumjäähdytysnesteen tarjonta loppui ja se poistettiin käytöstä.

Ainoa teleskooppi, joka haastaa Hubbleen maineessa viime vuosina, voi olla Kepler, joka on heliosentrisellä kiertoradalla (mutta ei Lagrange-pisteessä) . Sen ~ 1000 kg: n laukaisupaino on alle kymmenes Hubble'n massasta, mikä olisi rajoittanut sen kykyä.

Tulevaisuus

Aikooko tulevaisuuden observatoriot käyttää Lagrange-pisteitä ? Mahdollisesti, mutta laukaisurajoitukset ovat edelleen olemassa. JWST on ehdottomasti pikemminkin poikkeus kuin normi. Se on vain sen Ariane 5 kantoraketin mahdollisuuksien rajoissa, ja sen budjetti ylittää useimpien observatorio-ohjelmien unelmat.

Olen lisännyt lisätietoja erittäin hyödyllisistä kommenteista

"* paljon vaikeampaa päästä sinne *" ja myös vaikeampaa * pysyä siellä * sinäkin, kun olet siellä.
Kuten @uhoh sanoo, on todella vaikea pysyä siellä. L1-kiertoradalle tarvitaan yleensä muutama metri sekunnissa delta V: tä joka toinen päivä. Vertaa sitä GEO-avaruusaluksen toimintaan, joka voi helposti elää kahden viikon välein palavan aseman kanssa.
@uhoh, ehdottomasti - JWST: n odotetaan kestävän [~ 10 vuotta] (https://jwst.nasa.gov/faq.html#howlong) ja sen budjettivara on noin L2, verrattuna (tällä hetkellä) 28 vuoteen Hubble LEO: ssa.
PR-arvoisen suhteen on myös Kepler ja sen eksoplaneettojen metsästys. [Kepler] (https://fi.wikipedia.org/wiki/Kepler_ (avaruusalus)) on aurinkoisella Maan takana olevalla kiertoradalla (joten "maapallo"). Vaikuttaa siltä, ​​että se on hiljattain varastanut Hubble-ukkosen kaikkien planeettojen löytyessä sen tiedoista.
Compton teki hyvää työtä ja sai vielä vähemmän pr (se oli gammasäteiden observatorio). Sitten NASA kaatoi sen ilmakehään, kun se vielä työskenteli, koska se sai yhden epäonnistumistavan hallinnan menettämisestä.
Ja ... jos asettaisimme Hubbleen Lagrangen pisteeseen, olisimme ruuvattu, koska kaukoputkioptiikka oli huono ja se vaati miehitettyä tehtävää mennä sinne ylös korjaavien elementtien jälkiasennukseen. Miehitystehtävän lähettäminen LEO: lle korjaamaan Hubble oli erittäin kallista, mutta se oli ainakin saavutettavissa. Miehitystehtävän lähettäminen L2: lle korjaamaan kaukoputki olisi kuitenkin ennennäkemätön tehtäväluokka, jolla olisi suuret kustannukset.
@Jack Ajattelen vain, että se saattaa olla syytä sisällyttää vastaukseen. Kommentteja (kuten halo-kiertoratoja) tulisi pitää väliaikaisina ;-)
@uhoh: True L1, L2 ja L3. L4 ja L5 ovat kuitenkin vakaita.
Se ei ollut pieni luettelo. Ottaen huomioon, että Lagrange-pisteitä on vain muutama, luulisin, että niiden "tungosta" saattaa olla ongelma?
@mickeyf Ei oikeastaan ​​- JWST on halogeen kiertoradalla noin [~ 500 000 km L2-pisteen ympärillä] (https://space.stackexchange.com/questions/23589/what-are-the-sources-of-light-at- l2-miten-james-nauha-teleskooppi-on-powere). Se on * kauhea * paljon tilaa teleskooppien sijoittamiseen.
@Jack Kyllä, minä en edes ole hyvin koulutettu harrastaja tällä alalla, aion seurata Lagrangen "pistettä", joka ei tietenkään ole "piste" geometrisessa mielessä käytännön tarkoituksiin, mutta kuinka suuri epäselvä "alue " onko se ? Mihin, kun etsin "halo-kiertorataa", olet vastannut.
Joten melkein samasta syystä niin monet kaukoputket ovat maapallolla avaruudessa.
Yksi tärkeimmistä syistä, miksi Hubble on niin suosittu maailmanlaajuisen yleisön keskuudessa, on se, että sen tarinalla on tärkeä ja pitkään inhimillinen elementti, mitä pelastusoperaation ja useiden vuosien varrella olevien huolto-operaatioiden kanssa ... ja ihmiset rakastavat sitä Hubbleista .
#2
+16
Graham
2018-06-17 14:16:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Lisätaksemme olemassa olevaan hyvään vastaukseen Lagrange-pisteille laukaisun käytännöllisyydestä on myös syytä pohtia, miksi niin pitkälle menneet tehtävät käyttävät epävakaita Lagrange-pisteitä, kun L4 ja L5 ovat vakaita. p> Kyse on siitä, mitä tapahtuu, jos satelliitti menettää hallinnan. Epävakaisissa Lagrange-pisteissä, jos satelliitti paahtuu jotenkin, se putoaa Lagrange-pisteestä ja löytää lopulta tiensä maahan tai aurinkoon ja palaa. Ja jos se lähestyy hallinnan menettämistä, NASA (tai kuka tahansa) voi komentaa sitä tarkoituksella. Suunta kohti aurinkoa olisi valinta, koska ympärillämme on jo tarpeeksi satunnaista crudia.

Jos se on kuitenkin vakaassa Lagrange-pisteessä, sinun on annettava sille pakenemisnopeus sieltä. Tämä edellyttää, että satelliitilla on suuri määrä polttoainetta vain tätä varten ja on edelleen täysin hallinnassa. Jos ei, päädyt vain satunnaiseen roskaan, joka on juuttunut siihen Lagrange-pisteeseen, jota et voi koskaan siirtää. Yleensä tämä on huono idea.

Jos laitat avaruusasemaa, tietysti vakaa Lagrange-piste on juuri sitä mitä haluat. Siinä tapauksessa on täysin hyväksyttävää, että avaruusasema (eikä mikään muu) miehittää tuon Lagrange-pisteen. Mutta satunnaiselle satelliitille, johon myöhemmin voi liittyä enemmän satunnaisia ​​satelliitteja, jotka lentävät suhteellisen lähellä, vakaa kiertorata ei ironisesti ole hyvä asia.

"Löytää tiensä maahan tai aurinkoon" - jälkimmäinen on epätodennäköistä. On todella hankalaa löytää tie aurinkoon, jopa tahallaan: se edellyttää päästä eroon melkein kaikista kulmamomenteistasi. Todennäköisempää on päästä ulos sisäisestä aurinkokunnasta läheisellä passilla Venuksella ja / tai maapallolla ja päätyä siten komeetan kaltaiselle kiertoradalle tai Jupiterin vangitsemaan (tai muuten työntymään ulos läheisellä passilla siihen).
Avaruus roskapostista: ei vaikuta uskottavalta, että tämä on syy, miksi kukaan ei ole vielä asettanut mitään L4- tai L5-pisteisiin, mutta se voisi käyttää joitain viitteitä.
#3
+9
JohnM
2018-06-18 02:26:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Toinen asia on, että tarvitset enemmän voimaa siirtääksesi suuria määriä Lagrangian pisteistä, mikä vaatii isompia aurinkopaneeleja ja siten enemmän massaa.

Toinen syy siihen, että Hubble on LOO: ssa, on se, että tekniikka oli lähinnä vakooja-satelliittia, mutta osoitti toisin! Kuten he huomasivat pian Hubble-laukaisun jälkeen, satelliitti tärisi aurinkopaneelien lämmityksen ja jäähdytyksen aikana - Yhdysvaltain tiedustelupalvelu oli tietoinen tästä ongelmasta tietyn tyyppisten aurinkopaneelien kanssa, mutta ei ilmoittanut asiasta NASA: lle.

#4
+6
Hobbes
2018-06-17 16:40:18 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Muiden syiden lisäksi: Lagrange-pisteellä on etuja joillekin teleskooppityypeille, mutta vähemmän muille.

Maa on kirkas näkyvässä valossa, IR- ja joillakin radioaallonpituuksilla, vähemmän gamma- ja röntgensäteilyaalloilla.

#5
+3
Ross Millikan
2018-06-18 09:37:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jokaisella teleskoopilla on tehtävä tai useita. Valintaprosessi tasapainottaa odotetut tieteelliset hyödyt kustannuksiin. Vaikka tämä tasapainotus ei ole läheskään täydellinen, se tosiasia, että Lagrange-pisteisiin pääsemiseksi tarvitaan enemmän delta v, on teleskooppien asettamista vastaan. Tämä voidaan esittää joko korkeammina kustannuksina sinne tai vähemmän massaina, jotka voivat päästä sinne tietyllä raketilla. Monet avaruuteen perustuvista teleskoopeista haluavat vain olla ilmakehän yläpuolella välttääkseen aallonpituusalueen absorboinnin, jossa ne käyttävät. Tärkein syy mennä Lagrange-pisteisiin on välttää lämmitystä maan lähettämästä infrapunasta. Tämä on tärkeää infrapuna-teleskoopeille, joissa jäähdytys on kriittistä melun välttämiseksi. Lyhyemmillä aallonpituusalueilla sijaitseville teleskoopeille on vaikea perustella Lagrange-pisteiden lisäkustannuksia. On totta, että Lagrange-pisteissä maa edustaa paljon pienempää kiinteää kulmaa, jotta voit nähdä enemmän taivasta, mutta matalalta maan kiertoradalta näet jonkin aikaa minkä tahansa taivaan pisteen.



Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 4.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...