Как можно было установить дату посадки Perseverance Rover, несмотря на 26-дневное окно запуска?

Я очень хорошо осведомлен об этом вопросе @uhoh от 2018 года: почему дата прибытия InSight на Марс должна быть фиксированной и независимой от даты запуска? . Меня привел сюда аналогичный вопрос, который возник у меня в голове после прочтения этой статьи , в которой говорится:

Независимо от того, в какой день Perseverance стартует с 17 июля по август. В период запуска 11 он приземлится в марсианском кратере Джезеро 18 февраля 2021 года.

Я не удовлетворен ответами на предыдущий вопрос, который в основном говорит о нескольких причинах:

  1. «Планирование операций» относится к последовательности отправки данных для EDL, а затем с помощью MRO и орбитального аппарата Mars Odyssey. Я проверил орбитальный период этих двух космических аппаратов, и они составляют 35,5 часов и 2 часа соответственно. Таким образом, с какой бы конфигурации вы ни начали, они достигнут той же конфигурации за 71 час [LCM(35.5, 2)]. Это не оправдывает фиксированную дату посадки, не зависящую от 26-дневного окна запуска.

  2. О избыточной энергии ракеты-носителя ( С 3 ), что с учетом соответствующей массы полезной нагрузки (InSight [ 700 кг] и Марс 2020 [ 1100 кг]), имеют значение C3 около 60 К м 2 / с 2 . См. Сравнение моей массы полезной нагрузки. С 3 график для Atlas V в конфигурациях 401 и 541, сделанный здесь с использованием веб-сайта NASA Launch Vehicle Performance . Затем ответ говорит, что, поскольку у нас гораздо больше энергии, чем требуется для миссии на Марс ( С 3 "=" 12 К м 2 / с 2 ; из Википедии), следовательно, это позволяет нам выбрать дату посадки с высокой точностью. Как? Затем обсуждение приводит к тому, что дата посадки выбирается так, чтобы она приходилась на период между Днем Благодарения и Рождеством, но я не думаю, что такой пиар-кейс может быть сделан на февраль 2021 года.

Я ищу понятное объяснение того, почему дата посадки не зависит от даты запуска (в пределах окна) для миссии Mars 2020.

Я рад, что вы спросили об этом, и я согласен с тем, что на ваш вопрос дан ответ не этими ответами, а вместе с ответами на вопрос: Как было организовано прибытие Юноны вечером 4 июля? (ссылка ниже моего вопроса) Я чувствовал, что у меня достаточно хорошая идея; хореография прямой межпланетной траектории к посадке на конкретную площадку с узким посадочным эллипсом и двумя кубсатами MarCO, которые путешествовали вместе с ним, требовала тщательной оптимизации всего этого. Надеюсь, ответ здесь, основанный на миссии Perseverance, будет окончательным.
В настоящее время у меня нет ссылок, но, на мой взгляд, это часть «уроков, извлеченных НАСА» из многих межпланетных миссий. Теперь это нормальная практика, не только для Настойчивости и Проницательности. Управление персоналом и планирование/перепланирование операций оказалось гораздо более сложным и напряженным, чем расчет различных траекторий ракет на разные даты. Я знаю, что зонд «Стрекоза» тоже определил дату прибытия на Титан.
Огромное обновление для этого. Теперь я действительно полностью понимаю аргументацию :-)
В пункте 1 упоминается 35,5-часовая и 2-часовая орбита MRO и Mars Odyssey. Вы также должны учитывать 24,6-часовой период вращения Марса. Неважно, что два спутника «встречаются» каждые 71 час, если место посадки находится на другой стороне планеты! (Или даже если просто вне поля зрения любого космического корабля.)
@JohnHoltz ПРАВДА! Как я это забыл? Дело не только в том, что два космических корабля «находятся на одной линии» (я полагаю?) для покрытия EDL, но также и в том, на какой стороне планеты они выровнены относительно места посадки. Большое спасибо, что указали на это!

Ответы (1)

Это осознанный выбор. См. этот твит от Тори Бруно, генерального директора ULA, который запускает миссию. Однако это, конечно, не говорит нам о точных причинах даты.

Почему это на самом деле немного сложнее. Недавно JPL опубликовала статью на эту тему. Выбор даты запуска зависит от ряда факторов. Для Perseverance, как и для любого посадочного модуля, они хотят максимизировать охват в течение периода EDL. Оказывается, требования delta-v почти идентичны для запуска в течение всего временного окна, несколько дней не будут иметь большого значения. В игре много факторов, которые вы можете увидеть ниже.

введите описание изображения здесь

В основном существует компромисс между 3 различными факторами, которые определили дату прибытия. Дельта-v, необходимая при прибытии на Марс (красные кривые), энергия, необходимая при уходе с Марса (красная кривая), и покрытие спутников, доступных во время EDL на Марсе, в частности MRO. Чтобы расположить эти спутники точно в нужном месте, требуется много времени, так как у них не так много топлива, и им приходилось планировать, где они должны быть на самом деле, на годы вперед. Еще в 2018 году они (MRO и MAVEN) начали корректировать свою орбиту, чтобы она находилась точно в нужном месте для оптимального приема посадочной телеметрии Perseverance. Как видно из приведенного выше графика, окно продлится всего несколько дней, и, учитывая тот факт, что дополнительные потребности в топливе незначительны в этот период времени,

«Волшебство орбитального дизайна», ха-ха!!! Может быть, мне нужно несколько уроков орбитального волшебства, чтобы расшифровать его. Спасибо, что спросили его об этом :)
@OrangeDurito мы можем задавать сколько угодно (разумных) вопросов в Stack Exchange. Если вы хотите задать новый вопрос о волшебстве орбитального дизайна, например: «Почему также необходимо было начать изменять орбиту MRO и MAVEN в 2018 году, чтобы подготовиться к Perseverance, поскольку время посадки уже было оптимизировано для них?» Я думаю, что это даст несколько новых и интересных ответов.
Большое спасибо за бумагу! Это действительно проясняет тайну. Кстати, не могли бы вы объяснить второй фактор, т.е. «энергия, необходимая для ухода с Марса (красная кривая)»? Еще раз спасибо!
Есть две части: энергия, чтобы уйти с Земли на Марс, и энергия, от которой вы должны избавиться, когда доберетесь до Марса. Красная кривая — вторая из них.