Почему первоначально запланированное снижение орбиты Юноны могло частично смягчить радиационный ущерб?

Я пытаюсь понять, где на своей орбите Юнона получит большую часть медленного накопленного радиационного урона.

В настоящее время он находится на более высокой, 53-дневной орбите. Первоначальный план состоял в том, что завтра (19 октября 2016 г.) он выполнит запуск дельта-v со скоростью примерно 395 м / с, чтобы снизиться до 14-дневной орбиты.

Если я правильно понимаю, большая часть излучения, которое повредит инструменты Юноны, связана с магнитным полем Юпитера и находится в пределах нескольких диаметров Юпитера от планеты. 54-дневная орбита проводит около Юпитера немного меньше времени, чем 14-дневная орбита того же перижова, но это небольшая разница.

Если Юнона накапливает большую часть своих радиационных повреждений вблизи планеты, то она должна продержаться 30 или более из этих более длительных периодов обращения. Однако я только что прочитал, что Юнона не выдержала бы такое же количество пролетов (более 30), если бы оставалась на этой более высокой орбите из-за накопленного радиационного повреждения.

Вот один пример. Нижняя, 14-дневная орбита называется «Научная орбита» в нескольких статьях, которые я читал.

Из статьи о космическом полете 101. Ракета отложена для НАСА «Юнона», чтобы оставаться на вытянутой орбите Юпитера до декабря.

Проходя мимо Юпитера в среду, «Юнона» снова выйдет наружу со своим следующим близким прохождением планеты 11 декабря, что станет следующей возможностью для маневра сокращения периода — в ожидании оценки подозрительной сигнатуры обратного клапана.

Вариант третьей захватной орбиты был подготовлен как часть многочисленных сценариев непредвиденных обстоятельств, разработанных для этой миссии, однако существует определенная срочность в доставке Юноны на научную орбиту из-за ограниченного срока службы космического корабля в экстремальных радиационных условиях. Юпитер. (мой акцент)

Неверны ли мои предположения о расположении наиболее поражающих участков орбиты, и существенное количество радиационных повреждений происходит вдали от Юпитера, и, таким образом, на каждой 54-дневной орбите накопленная доза намного больше, чем на каждой 14-дневной нижней? "орбита?

введите описание изображения здесь

вверху: «Дизайн захвата орбиты - Изображение: NASA / JPL / LASP». Из космического полета 101

введите описание изображения здесь

выше: набросок нескольких нижних 14-дневных орбит Юноны и иллюстрация самых сильных полос излучения вблизи Юпитера. Из Lost Angeles Times

введите описание изображения здесь

вверху: «Анимация тора синхротронного излучения Юпитера. Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения - Калифорнийский технологический институт». Из блога Ватиканской обсерватории

План снижения до 14-дневных орбит может быть связан не с радиационными повреждениями, а с достижением оптимального охвата Юпитера со всех сторон. Тщательный план, который сейчас уже может немного рассинхронизироваться,
@LocalFluff Я нашел пример статьи, в которой обсуждается, почему более короткая 14-дневная «научная» орбита была необходима, чтобы избежать накопления радиационных повреждений или что-то в этом роде.
Может быть, потому, что более близкая орбита будет прецессировать в большее наклонение, а худшее излучение — экваториальное, причем значимое даже на больших расстояниях?
@LocalFluff, это действительно интересное предложение. Запланированный маневр, кажется, сохраняет перицентр примерно таким же, я постараюсь проверить, что будет по-другому. Однако самый большой эффект прецессии будет не в наклоне, не так ли?
@LocalFluff Я начертил первоначально запланированную орбиту от Horizons . Он начинается с наклона почти 90 градусов и поддерживает этот наклон. Перицентр прецессирует, но я не знаю, сильно ли это влияет на излучение.
Радиационные пояса не доходят до полюсов планеты, а синхротронное излучение в вашей анимации — это изображение с видимым светом, поэтому оно выглядит ближе к планете, чем на самом деле находятся радиационные пояса. Цель состоит в том, чтобы уменьшить накопленную дозу радиации и продлить миссию, но при этом сохранить уникальную науку. Есть также преимущество наблюдения за авроральными областями (т. е. полюсами), что раньше не делалось на Юпитере.
@honeste_vivere Я не совсем понимаю все, что ты говоришь. Я спросил, почему изменение частично снизит дозу облучения , а вы говорите, что уменьшите накопленную дозу облучения - это просто то же самое, или вы объясняете что-то новое, и я упускаю из виду?
@uhoh - я пытался объяснить, почему снижение перицентра снизит накопленную дозу облучения космического корабля, поэтому они хотели сделать это в первую очередь. Нижний перицентр позволит космическому кораблю «проскользнуть внутрь» основных радиационных поясов при приближении и снова прокрасться под ним при выходе. В нынешнем состоянии, если я правильно понимаю, космический корабль проходит через большую часть радиационных поясов Юпитера.
Хорошо, насколько я могу судить с помощью JPL Horizons, перицентр не изменился между 53-дневными орбитами и 14-дневными орбитами. Вы можете увидеть мой сюжет в этом вопросе . Я загрузил данные с 2-часовыми временными шагами, поэтому периапсиды выглядят рваными, потому что пролет происходит очень быстро, и этого недостаточно для получения гладкой орбиты.
Более низкая орбита, возможно, позволила им провести измерения быстрее, потому что Юнона проводила больше времени в пределах досягаемости инструментов Юпитера. Таким образом, доза облучения будет снижена за счет сокращения времени миссии.
@Hobbes Это небольшой эффект. Поскольку обе эллиптические орбиты имеют относительно большой эксцентриситет, скорости в периюове похожи, если изменилось только расстояние между ними. Скорости периджова различаются в различных планах орбиты в архиве ядра Горизонтов (10-20%), но это связано с различиями в периджове, и это расстояние, вероятно, имеет множество ограничений на инструменты, скорость поворота, скорость сбора данных, излучение. .. Завтра посмотрю подробнее.
перефразирую: на более низкой орбите Юнона меньше времени проводит вне зоны действия приборов.
@Гоббс ойк! Я так зациклился на данных пролета на высоте около 4000 км, что не учел все остальные наблюдения. Спасибо.

Ответы (1)

Я собираюсь продвинуть ответ " Не было " на вопрос:

Почему первоначально запланированное снижение орбиты Юноны могло частично смягчить радиационный ущерб?

Согласно недавней статье Space Daily, Юнона останется на текущей орбите Юпитера .

Большая 53-дневная орбита Juno позволяет использовать «дополнительную науку», которая не была частью первоначального плана миссии. Juno продолжит исследование дальних уголков магнитосферы Юпитера — области пространства, в которой преобладает магнитное поле Юпитера, — включая дальний хвост магнитосферы, южную магнитосферу и пограничную область магнитосферы, называемую магнитопаузой. Понимание магнитосфер и того, как они взаимодействуют с солнечным ветром, являются ключевыми научными целями научного отдела гелиофизики НАСА.

Постановляющий абзац:

«Еще одно ключевое преимущество более длинной орбиты заключается в том, что « Юнона» будет проводить меньше времени в сильных радиационных поясах на каждой орбите», — сказал Скотт Болтон, главный исследователь «Юноны» из Юго-Западного исследовательского института в Сан-Антонио. «Это важно, потому что радиация была основным фактором, ограничивающим жизнь Юноны».

Почему первоначально запланированное снижение орбиты Юноны могло частично смягчить радиационный ущерб?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v