Jak stabilne są orbity Lissajous?

19

Teraz, gdy Teleskop Kosmiczny Gaia jest w drodze do punktu Lagrangian L2 Słońce-Ziemia (SEL2), zaczynam się zastanawiać nad stabilnością tamtejszej orbity Gai. Teleskop Plancka już tam jest, podobnie jak sonda mikrofalowa anizotropii Wilkinsona (WMAP) i inne sondy, a z Wikipedii dowiedziałem się, że:

W praktyce każda orbita wokół punktów Lagrange'a L1, L2 lub L3 jest dynamicznie niestabilna, co oznacza, że ​​niewielkie odstępstwa od równowagi rosną wykładniczo w czasie.

Gaia ma jakiś system manewrowania orbitalnego (pożyczyć termin promu kosmicznego) i trochę paliwa na pokładzie, podobnie jak Planck, ale zastanawiam się, jak deterministyczne są te orbity i czy zarówno Planck, jak i Gaia mają automatyczne poprawki i wykrywanie kolizji w komputerach lotniczych ; L2 jest „tylko” 1,5 miliona km (lub około 5 sekund świetlnych), więc na pewno jest czas na ręczną korektę.

Czy ktoś zna źródło, które mówi, jak różne są orbity Gai i Plancka, jeśli istnieją przecięcia między ich płaszczyznami orbity, a nawet jak prawdopodobne jest prawdopodobieństwo nieplanowanej korekty orbity? Znam kształty Lissajou z klas matematycznych i wiem, jak bardzo rzutowany szlak może się różnić w zależności od precyzji typów danych wykorzystywanych w obliczeniach (np. Zmiennoprzecinkowe vs. podwójne). Jak ESA / NASA sobie z tym radzi, skoro SEL2 wydaje się, że stanie się zatłoczonym miejscem?

Alexander Janssen
źródło
Dobre pytanie i zastanawiałem się, czy nie zadać podobnego pytania po obejrzeniu wczoraj transmisji internetowej z premiery. Ale ponieważ chodzi bardziej o zarządzanie orbitami statku kosmicznego, procedurami, kontrolą położenia i podobną funkcją niż obserwowane funkcje obserwatoriów kosmicznych, myślę, że lepiej by to pasowało do eksploracji kosmosu . Nie jest to jednak całkowicie nie na temat astronomii , więc zostawię to tobie. Jeśli zgadzasz się na migrację, prosimy o podanie tego w komentarzu lub oflagowanie pytania do uwagi moderatora. Twoje zdrowie!
TildalWave
1
Och, nie wiedziałem o eksploracji kosmosu, dzięki za wskaźnik. Jeśli chodzi o kwestię migracji pytania, nie wiem. Prawdopodobnie zmieściłby się w obu miejscach, ale astronomia szuka dobrych pytań, aby wyciągnąć go z wersji beta, jak gdzieś czytałem. Jeśli nikt nie narzeka, zatrzymałbym to tutaj; jeśli nie pojawi się żadna dobra odpowiedź, nadal możemy ją migrować, jeśli dla wszystkich jest to w porządku.
Alexander Janssen,
Ten artykuł (wymagany dostęp do instytucji lub płatność) przedstawia kilka interesujących podobieństw z planetoidami. Niestety nie wiem wystarczająco dużo na ten temat, aby napisać odpowiedź, która zadaje sprawiedliwe pytanie.
Moriarty,
Znalazłem jeden interesujący: arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2002-4528 (Formacja Latająca kontrola satelity wokół punktu wibracyjnego L2 Słońce-Ziemia) Ma prawie dokładnie to, czego potrzebujesz, ale nie mam pełny dostęp już teraz.
Cheeku,

Odpowiedzi:

8

Oryginalny raport naukowy i technologiczny Gaii (patrz strona 221, patrz także podsumowanie ) zawiera analizę orbity Lissajous. Z tego, co rozumiem, Gaja zostanie umieszczona na orbicie Lissajous o małej amplitudzie, co jej promień orbity w odległości km od km wzdłuż osi Słońce-Ziemia.100000400000100000

Oprócz tego, że ta orbita jest z natury niestabilna, zmienne ciśnienie promieniowania ze Słońca powoduje stochastyczną destabilizację orbity. Przewiduje się, że raz na orbitę potrzebna jest niewielka korekta prędkości wynosząca m / s mniej więcej raz w miesiącu, aby utrzymać orbitę.1

Ze streszczenia na orbicie Plancka wydaje się, że dotyczy to również Plancka.

To, że punkt SEL2 jest „zatłoczony”, nie wydaje mi się tak dużym problemem. Gdy satelity zostaną wyłączone (zarówno Planck, jak i Herschel nie będą już aktywne), ich orbita szybko się zdestabilizuje, skutecznie usuwając następnie z regionu. Co ważniejsze, promień orbity jest porównywalny z odległością do księżyca, to naprawdę ogromna ilość miejsca. Ponieważ satelity te mają tylko kilka metrów średnicy, prawdopodobieństwo zderzenia jest prawdopodobnie znikome.

Michael B.
źródło