Поскольку точка L2 нестабильна, JWST нужны двигатели для поддержания своей орбиты. Он использует монотопливные двигатели, срок службы которых составляет не менее 5 лет.
Почему вместо них не использовались ионные двигатели? Разве они не дадут гораздо больше Delta-v для той же массы топлива?
Они недостаточно надежны? Или это слишком много дополнительной сложности?
Поскольку точка L2 нестабильна, JWST нужны двигатели для поддержания орбиты. Он использует монотопливные двигатели, срок службы которых составляет 10 лет (максимум).
JWST использует двухтопливные двигатели (гидразин и четырехокись диазота) для выполнения корректировок на полпути на пути к псевдоорбите Солнце-Земля L2, для выполнения выхода на эту псевдоорбиту и для выполнения маневров поддержания орбиты. Он использует только монотопливные двигатели для грубых маневров ориентации и снижения насыщенности реактивного колеса.
Коррекция на полпути, выход на орбиту и маневры поддержания орбиты требуют большого количества дельты V, которое может быть достигнуто быстро. Даже однотопливного гидразинового двигателя было бы недостаточно. Добавление монотопливных двигателей и немного большего количества гидразина для использования этими монотопливными двигателями, по-видимому, имело больше смысла в первоначальном проекте, чем добавление совершенно нового набора баков и двигателей для ионных двигателей.
Хотя некоторые первоначальные проектные решения могут быть изменены, двигатели являются одними из многих элементов космического корабля, которые в значительной степени заморожены с первого дня. Более того, эта первоначальная конструкция возникла около 20 лет назад, когда ионные двигатели только что прошли экспериментальную стадию. И уж точно не собирались переходить на ионные двигатели. Deep Space 1 был запущен в декабре 1998 года и вроде как сработал. У DS1 были серьезные проблемы, и он не имел полного успеха. Его ионные двигатели сначала не работали, и аппарат плохо работал на некоторых запланированных пролетах.
Возможно, в другом мире конструкторы JWST модифицировали свой космический корабль через 20 лет после первоначальной конструкции, чтобы использовать ионные двигатели для некоторых аспектов управления транспортным средством. С другой стороны, они могли бы также перепроектировать корабль, чтобы использовать более современные компьютеры, более современные солнечные батареи и т. д. Они не сделали этого отчасти из-за огромного консерватизма, заложенного в конструкцию космического корабля.
Ответ @DavidHammen имеет большое значение для ответа, особенно с учетом того, что шина космического телескопа была завершена довольно давно, когда ионный двигатель был гораздо менее проверенной и надежной технологией в долгосрочной перспективе.
В нем говорится:
...и маневры поддержания орбиты требуют большого количества дельта-V , которое может быть доставлено быстро .
Спутники связи на ГСО теперь становятся «полностью электрическими» для обслуживания станций, и многие из них также используют ГТО на ГЕО с электрическим двигателем.
Таким образом, мы могли бы спросить, должен ли космический телескоп быть спроектирован сегодня, будет ли он использовать электрическую тягу для поддержания станции или нет.
Что гало-орбита космического телескопа экспоненциально нестабильна , и если по какой-то причине будут пропущены несколько раз в два месяца маневров по удержанию станции, для малой тяги может стать все труднее и труднее вернуть его на станцию.
Как только ускорение от гало-орбиты вдоль нестабильного коллектора превысит ускорение, обеспечиваемое электрическими двигателями (которое всегда чертовски мало), все будет потеряно, и он будет двигаться по спирали к гелиоцентрической орбите.
Аналогии этой экспоненциальной нестабильности в стационарном хранении спутников связи на ГСО нет. Они очень хорошо гравитационно связаны с Землей и не уйдут на гелиоцентрическую орбиту, если их оставить без присмотра.
Вопрос учитывает, что вес топлива для ионных двигателей ниже, чем у обычных двигателей, но у ионных двигателей есть тяжелые магниты и источники питания для производства плазмы.
Вполне возможно, что после того, как будет спроектирована и взвешена полная электрическая силовая установка, достаточно мощная, чтобы вернуть JWST на гало-орбиту, если несколько двухмесячных итераций поддержания станции будут пропущены, она не станет легче.
ооо