В Википедии есть исчерпывающая статья о телескопе Джеймса Уэбба. Он включает в себя заявление о том, что срок службы номинально составляет пять лет, а оптимистично - десять лет. Однако два следующих утверждения по-прежнему кажутся противоречивыми.
« JWST необходимо использовать топливо для поддержания своей гало-орбиты вокруг L2, что обеспечивает верхний предел его расчетного срока службы, и он рассчитан на десять лет» .
против позже в той же статье...
« Это требует некоторой стационарности: около 2–4 м/с в год[144] из общего бюджета в 150 м/с[145] » .
Последнее утверждение больше похоже на 40 лет горючего!
Может быть, топливо также используется для каких-то других целей, таких как первоначальный выход на гало-орбиту или для управления ориентацией и т. д.?
Некоторый фон см.
Из второго связанного ответа (слегка отредактированного):
Согласно... Космический телескоп Джеймса Уэбба Первоначальная коррекция середины курса Реализация Монте-Карло с использованием параллелизма задач и моделирования Монте-Карло с удержанием станции для космического телескопа Джеймса Уэбба каждые 21 день будет проводиться небольшое событие по поддержанию станции. Википедия говорит, что это будет потреблять 2-4 м/с дельта-v в год при бюджете в 150 м/с, поэтому срок службы может быть намного больше, чем 5-10 лет , хотя я полагаю, что около [половина этого (~ 67 м/с) будет использоваться для корректировки промежуточного курса при выходе на гало-орбиту...
Похоже, что траектория JWST из цис-лунного пространства на его гало-орбиту в целом будет следовать так называемому «стабильному многообразию», связанному с этой гало-орбитой вокруг этой точки Лагранжа. Даже в круговой ограниченной задаче трех тел орбита JWST (как и большинства больших ореолов, куда попадают космические корабли) математически нестабильна. Есть стабильные, но поменьше.
Если космический корабль окажется с той же скоростью и направлением, но немного ближе к Земле, чем должен быть, он начнет двигаться по спирали к Земле с экспоненциально возрастающей скоростью. Он может начаться всего на несколько метров ближе, но с периодом примерно в шесть месяцев и экспоненциальной постоянной времени, измеряемой неделями, он неизбежно автоматически разворачивается к Земле. Если он начинается в нескольких метрах с другой стороны, он раскручивается вдали от Земли .
Эти две спирали падают на так называемое нестабильное многообразие , которое представляет собой поверхность, определяемую всеми спиралями, созданными, если вы начнете нестабильность в каждой точке вокруг гало.
Получается, что если начать ближе к Земле и выстрелить своим JWST по аналогичной спирали в другом направлении, то он может оказаться на стабильном многообразии . Эта другая трубчатая поверхность совпадает с неустойчивым многообразием, где они оба пересекают гало-орбиту, для которой они определены, но вдали от гало два многообразия идут разными путями.
Как и большинство космических аппаратов, направляющихся к гало-орбитам, он покинет окололунное пространство в значительной степени вдоль стабильного многообразия, при этом их прибытие (как по векторам положения, так и по векторам скорости) в общую окрестность их гало-орбиты будет естественным следствием. Однако Солнечная система не представляет собой чисто круговую ограниченную задачу трех тел, поэтому по пути будут корректировки траектории.
Как объяснено в связанных ответах, JWST будет находиться немного ближе к Солнцу (что также обращено к Земле) от своей орбиты, но не будет дрейфовать к Солнцу из-за своего гигантского солнечного щита! Он будет использовать давление солнечных фотонов на свой солнцезащитный экран против «сил», которые в противном случае заставили бы его двигаться по спирали к Солнцу.
Само по себе это не преимущество, но интересно то, что для заданного направления наведения телескопа JWST предлагает целый ряд ориентаций солнцезащитного козырька; он может указывать на поле и при этом вращаться вокруг своей оптической оси. (Некоторым астрономам может понадобиться определенная ориентация вокруг его оси; другие могут быть более гибкими.) Это означает, что в течение нескольких месяцев существует гибкость в направлении, в котором солнцезащитный козырек отражает солнечный свет и иным образом излучает собственные тепловые фотоны.
Солнцезащитный козырек теперь становится несколько управляемым источником тяги, с помощью которого можно точно настроить его траекторию. Это означает, что количество движущей силы delta-v от его двигателей зависит от многих факторов, включая солнечную активность и некоторые детали графика наблюдений.
Мое лучшее предположение на данный момент: 150 - 67 = 83, а 83 / (от 2 до 4) = от 41 до 21 года.
Смотрите также:
Из этого ответа на рандеву на гало или орбитах Лиссажу Gomez et al. изображение для сценария Земля-Луна, но та же идея применима и к Солнцу-Земле:
... и вот как это выглядит, если вы представляете оба многообразия, идущие (или идущие) в обоих направлениях:
Вот траектория космического корабля SOHO от Земли до ее гало-орбиты предположительно вдоль стабильного многообразия. То, как он красиво закручивается по спирали прямо к гало-орбите в правильном сочетании скорости и положения, показывает, что он прыгнул на коллектор в какой-то точке около НОО. Диаграмма взята из этого. Так выглядят маневры по удержанию станции или просто сбои в данных? (СОХО через Горизонты)
Вот безумно медленное видео сближения по устойчивому многообразию (рекомендую ускорить до максимума в ютубе):
Это помогает нам понять, куда идут эти многообразия (в нашем случае это будет система Солнце-Земля), а какие из них могут пройти около окололунного пространства для инжекции после запуска с Земли. Это из лагранжевых когерентных структур в плоской эллиптической ограниченной задаче трех тел (из оригинала )
Проекция стабильных (зеленый) и нестабильных (красный) коллекторных трубок в CR3BP на пространство позиций. Изображение заимствовано у Gómez et al. (2001)
Траектория телескопа меняет направление для выхода на гало-орбиту.
Источник изображения: https://jwst-docs.stsci.edu/jwst-observatory-hardware/jwst-orbit
Такое большое изменение направления потребовало бы большого количества дельта-v.
Бюджет составляет 150 м / с, 10 лет пребывания на станции потребуют от 20 до 40 м / с, поэтому для вывода на орбиту будет доступно от 110 до 130 м / с.
На бумаге , найденной Роджером Вудом, показаны некоторые детали:
ооо
Роджер Вуд
ооо