Является ли предстоящая орбита Dawn с низким перицентром для XMO7 «резонансной»?

В статье Spaceflight Insider « Рассвет» выйдет на самую низкую орбиту вокруг Цереры , говорится:

В своем блоге Dawn Journal директор миссии и главный инженер Марк Рэйман подробно рассказал о проблемах вывода космического корабля на его окончательную орбиту.

Во время XMO7 Dawn должен вращаться вокруг Цереры каждые 27 часов и 13 минут, что ровно в три раза превышает период обращения карликовой планеты. На так называемой резонансной орбите три к одному зонд должен совершать один оборот вокруг Цереры за каждые три оборота карликовой планеты. (выделение добавлено)

Орбита, период которой соответствует сидерическому периоду вращения тела, называется синхронной орбитой . Геосинхронные (но негеостационарные) спутники вокруг Земли имеют наземную дорожку в форме Аналеммы . Согласно моему собственному ответу на квест Есть ли термины для орбит Земли с рациональным числом, кратным 1 звездному дню? орбита, период которой искусственно синхронизирован с рациональной долей сидерического периода центрального тела, называется повторяющейся наземной орбитой , а не резонансной орбитой.

Это нерезонансные орбиты, где орбитальный период соответствует рациональному числу, умноженному на звездный период вращения орбитального тела. Спутники-шпионы делали это так, чтобы время суток было примерно одинаковым для каждого прохода над заданной фотографируемой областью, чтобы уменьшить вариации теней и освещения.

С другой стороны, резонансная орбита обычно включает гравитационное взаимодействие между двумя телами. Возможны различные ситуации, когда в Солнечной системе возникают резонансные орбиты с участием трех тел (двух лун и планеты, двух тел и Солнца) и известны как минимум два примера резонансной приливной синхронизации скорости вращения меньшего тела с его орбита: Меркурий (3:2) вращается вокруг Солнца, а Луна (1:1) вращается вокруг Земли.

Но я никогда не слышал, чтобы меньшее вращающееся тело находилось в резонансе со скоростью вращения большего тела. Вы могли бы сказать, что геостационарный геостационарный спутник, который "попадает" в определенные точки долготы из-за неравномерной гравитации Земли, является таким резонансом, так что, возможно, у меня есть.

Проблема, однако, в том, что я не уверен, почему орбита Dawn вокруг Цереры называется "резонансной", а не просто "синхронизированной 3:1". Насколько мне известно, термин «резонанс» всегда подразумевает блокировку или взаимодействие между двумя осцилляторами, так что они «втягиваются в резонанс» взаимодействием.

ВОПРОС: Мне интересно, действительно ли орбита Рассвета находится в резонансе с Церерой из-за какого-то многополюсного компонента ее гравитационного поля, или это действительно просто искусственно синхронизированная повторяющаяся орбита на земле, и термин « резонансный » на самом деле не применяется.

Я заметил, что в статье Astronomy Now космический корабль Dawn, опускающийся на рекордно низкую высоту на Церере , кажется, старается никогда не использовать «r-слово» при описании орбиты:

Цель состоит в том, чтобы синхронизировать орбиту Dawn с девятичасовым четырехминутным вращением Цереры, чтобы космический корабль неоднократно пролетал над определенной точкой на поверхности — кратером Оккатор, где видны отложения соли с высокой отражающей способностью — в нижней точке каждого из них. орбита.

«Летная группа будет синхронизировать орбиту, чтобы каждый раз, когда Dawn пикирует на низкую высоту, она делала это как раз в нужное время, чтобы вращение Цереры помещало геологическую единицу Оккатора под траекторию полета зонда», — пишет Рэйман.

введите описание изображения здесь

Ссылка в «Согласно моему собственному ответу на ...» указывает на неправильный вопрос.

Ответы (2)

То, что вы можете видеть здесь, это создание языка. Когда ученые начинают изучать новую область, им иногда приходится изобретать слова, чтобы описать то, что они видят. Здесь две группы ученых независимо друг от друга придумали 2 слова для одного и того же явления.

Хм... Я подумаю об этом, но термин «резонанс» имеет такой вес в физике, что все, что не включает в себя связь энергии между осцилляторами тем или иным образом, действительно должно называться «синхронным», а не резонансным. Похоже, что в этом случае на самом деле будет связь с бугристым гравитационным полем Цереры, хотя все еще ждет способ четко это проверить. Поисковый термин «резонансная наземная орбита» может помочь.
Я подозреваю, что @Hobbes близок к правде. Существует также тенденция инженеров, применяющих новую (для них) физику к проблеме, перенимать терминологию из физики, хотя иногда и несовершенно. Я знаю Марка Рэймана — если у меня будет немного времени на этой неделе, я позвоню ему.
@TomSpilker да, вероятно, это так, поэтому я принимаю этот ответ. Я знаю, что ты занят, так что я бы не беспокоился об этом. Давайте сосредоточимся на том, насколько удивительна эта миссия для начала!

Это не полный ответ, но я могу привести пример орбиты, находящейся в резонансе со скоростью вращения центрального тела.

Астрофизики действительно иногда используют слово «резонансный» для описания синхронизации орбиты с вращающимся первичным элементом. Эта синхронизация не обязательно должна быть 1:1: она может быть 2:1, 5:4, любое соотношение целых чисел.

Литература, посвященная кроносейсмологии и ее наблюдаемым эффектам на кольца Сатурна, является одним из примеров такого использования. Например, в статье Мэтта Хедмана и Фила Николсона 2014 года, описывающей волновые особенности в кольцах, возникающие из-за контрастов плотности внутри самого Сатурна, используется «резонанс» для описания соизмеримости орбиты кольцевых частиц с внутренними нормальными модами Сатурна.

Удивительно, что Сатурн настолько неоднороден, что от его вращения могут качаться его собственные кольца! О, подождите, это колебательные моды, а не статическая неоднородность?
@uhoh Характер волн, наблюдаемых в кольцах, указывает на то, что контрасты плотности обусловлены локальным увеличением плотности и уменьшением колебаний нормальной моды на Сатурне. Это тот же тип колебаний, который позволяет нам заниматься гелиосейсмологией, методом, который отвечает за большую часть наших знаний о внутреннем строении Солнца!