Pitanje:
Zašto svemirske agencije više ulažu u leteće sonde, a ne u orbite satelita?
Bobe
2015-07-10 09:04:30 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Prije svega, naslov je samo pretpostavka koja se temelji na vrlo maloj veličini uzorka svemirskih letjelica Voyager i New Horizons. Orbite imamo oko Mjeseca i Marsa jer smo tamo imali / imamo planove za slijetanje ljudi. Je li to jedini razlog zbog kojeg bismo potrošili novac za uspostavljanje dugoročnih promatračkih satelita?

Naravno, očekujem da će odgovor biti da neopravdani dodatni troškovi goriva potrebni za postizanje orbite, ali je li to jedini faktor ? Zamišljam da je dodavanje sposobnosti zadržavanja u orbiti oko planeta (posebno Jupitera i šire) s potencijalom gomilanja podataka desetljećima daleko smislenije od pokušaja manevriranja jednom sondom za brzo snimanje više planeta na jedan- put izlaska iz Sunčevog sustava.

* "Očekujem da će odgovor biti da su dodatni troškovi goriva potrebni za postizanje orbite neopravdani, ali je li to jedini faktor?" * To je jedan ** ogroman ** faktor.
New Horizons lansiran 2006. prvi je prelet otkako je Voyager lansiran 1977. A NH košta samo 1/4 rovera Curiosity. Bili su popularni tijekom svemirske utrke 1960-ih kada je bilo politički prestižno "napraviti prvi", bilo to prelet ili slijetanje s novim planetima. Iako je orbiter Cassini letio Jupiterom, a desetak asteroida također je preletjelo u kasnijim desetljećima, često kao sekundarne misije.
@LocalFluff Pretpostavljam da bi u slučaju NH putanja orbitalnog susreta trajala predugo u usporedbi s izravnim presretanjem da bi bila od koristi trenutnoj generaciji, a gorivo potrebno za usporavanje potonje bilo bi golemo. Jupiterov orbiter bio bi razumniji i primijetio sam da je otkazana misija Jupiter Europa Orbiter, ali pretpostavljam da bi radije uložili više novca u Marsove rovere i Orion, odnosno dirigible Venere.
Orbiter može prikupiti informacije samo o jednoj meti. Sonda potencijalno može prikupiti informacije o puno ciljeva. A Voyager sada prikuplja informacije izvana * Sunčevog sustava.
Ne zaboravite Galilea (orbiter Jupitera), Cassinija (orbiter Saturna), MESSENGERA (orbiter Merkura) i nekoliko venera Venere. Flyby misije su * puno * jednostavnije od orbitera - a podaci koje prikupe pomažu u planiranju budućih orbitera.
Prolet će vam reći koliko je delta-V potrebno za orbitu! Nije Kerbal, ne možete ga guglati :).
Pet odgovori:
#1
+25
Hobbes
2015-07-10 11:55:08 UTC
view on stackexchange narkive permalink

NASA voli stvari raditi postupno, gradeći znanje kako ide dalje. Svaki korak pruža informacije korištene u izradi sljedeće sonde.
Evolucija ide otprilike ovako:

  1. Flyby. Prvo izviđanje planeta. Prikupiti podatke o na pr. lokalno zračenje i druge potencijalne prepreke za misiju orbitera.
  2. Orbiter. Detaljno mapiranje površine za pomoć u planiranju misije sletanja.
  3. Lander. Više pojedinosti o sastavu površine za pomoć u planiranju misije rovera.
  4. Rover.

Svaki korak košta više od prethodnog. Dakle, samo su najzanimljivije mete poslane roverima.

Postoje i drugi čimbenici. Slanje orbitera Plutonu nije bilo moguće u vremenskom okviru lansiranja New Horizons: orbiteru će trebati mnogo teža raketa nego što je bila dostupna u to vrijeme. NH je požurio s lansiranjem jer su znanstvenici otkrili da Pluton trenutno ima atmosferu i predviđanja su da će se ta atmosfera srušiti negdje između 2014. i 2020. godine, sonda je morala stići prije nego što se to dogodilo.

Budući da je Pluton tako malen i nema gustu atmosferu, sve kočenje mora se vršiti raketnim gorivom. Dakle, ili:

  • lansirate malom brzinom kako biste smanjili delta-V za ulazak u orbitu Plutona. To znači da orbiteru treba jako dugo da stigne (divlje nagađanje: najmanje 30 godina umjesto 9). Teško je zadržati znanstveni tim toliko dugo.

  • ili lansirate sondu s ogromnim spremnikom za gorivo i motorom, a trebaju vam dva SLS-a ili Saturn V da se to makne sa zemlje. To znači 20 puta veću cijenu lansiranja New Horizons.

New Horizons prolazi kroz sustav Plutona s relativnom brzinom od 11 km / s.

Ovaj Slashdot post sadrži zanimljiv izračun lansirne težine za orbiter:

Glavni motori Space Shuttle, jedan od naših najučinkovitijih raketnih motora, ima Isp od 4.436 km / s. Jednadžbom rakete [to znači da bi za promjenu brzine za 11 km / s pomoću ovog motora svemirskoj letjelici trebao omjer mokre mase i suhe mase exp (11 / 4.436) = 11,9. Drugim riječima, da bismo zaustavili sondu New Horizons na Plutonu, trebali bismo poslati dodatnih 10,9 puta veću masu goriva. A to je zanemarivanje mase motora i tanka, što stvari pogoršava.

Prokuhavanje goriva ... dodatni je problem: znači da nismo mogli koristiti tekućina-vodik / tekućina-kisik pogonsko gorivo koje koriste SSME, ali neki stabilniji (i manje učinkovit) potisni plin, koji dodatno povećavaju potrebnu masu goriva.

... Novi Horizons lansiran je na Atlas V 551, koji ima kapacitet 19t LEO-u. Da bi se sondi, plus 10,9 puta većoj masi u gorivu, LEO-u poslao ekvivalentan kapacitet od ~ 11,9 * 19 = 226 t. Saturn V, najmoćniji lanser ikad napravljen, imao je kapacitet od 118 tona za LEO. Dakle, trebala bi vam dva lansiranja Saturna V, koja se okupljaju u orbiti, da biste dobili svemirsku letjelicu s dovoljno goriva da leti do Plutona i tamo se zaustavi. (Vjerojatno 3-4 pokretanja, ako uzmete u obzir ostale gore opisane probleme.)

Misije Pioneer i Voyager imale su slična ograničenja. Nema znanja o svemiru izvan Marsove orbite, ograničenja proračuna zbog projekta Apollo.

Vaša je početna premisa također isključena. Imali smo nekoliko visokih letačkih misija, ali puno više novca potrošeno je na orbitere (Cassini, razni Marsov orbiteri, Rosetta), sletnike (Viking) i rovere (Radoznalost je nekoliko puta skuplja od New Horizons-a).

Voyager i New Horizons samo su vrh ledenog brijega. 47 orbitera i sletnika, 43 letačke letačke misije, s tim da se neka poklapanja na tom popisu (Rosetta, na primjer, računaju i kao letenje i kao orbiter).

Pošteno, i nisam nagovještavao da su Voyager i New Horizons jedine letačke misije, samo da bude jasno. Međutim, samo sam uspoređivao letače s orbiterima, a ne sletnike ili rovere. Razumijem princip postupno progresivnih misija, ali je li vrlo nerazumno zamisliti barem samo jedan orbiter za svaki planet u Sunčevom sustavu?
Po mom mišljenju, to je vrlo razumno, ali ne kontroliram svjetski proračun za svemir ;-)
Racionalizacija u žutom okviru je malo glupa. (Odakle je to?) Ne morate ići Plutonom brzinom od 11 km / s. To su namjerno učinili da bi ovaj prelet mogao brzo doći tamo. Ako biste željeli obilaziti Pluton, prihvatili biste da vam treba dulje da stignete. Tada to možete učiniti s jednim postojećim nosačem.
Dodao sam referencu za taj citat. Pomalo je ekstremno, ali smatrao sam da bi bilo korisno staviti broj na barem jedan scenarij (orbiter sa sjedištem na NH-u s istim datumom dolaska) i to me spasilo da i sam prođem kroz raketnu jednadžbu.
Postoji naravno i treća mogućnost: lansirate sondu s ionskim motorom, poput misije Dawn u Vesta & Ceres. Ali tada (budući da solarna energija nije izvodljiva na toj udaljenosti) morali biste opskrbiti nuklearni reaktor. PS: dodajte Dawn na svoj popis orbitera.
@Bobe Nerazumno je zamisliti orbiter za svaki patuljasti planet u Sunčevom sustavu - vjerojatno postoje stotine u Kuiperovom pojasu i tisuće u Oortovom oblaku, gotovo svi trenutno nepoznati. Orbiti za svih osam planeta bili bi razumni, ali ne bi uključivali Pluton.
Ssme su loš izbor za gornju fazu s vrlo velikom masom ...
#2
+11
Mark Adler
2015-07-10 19:29:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Svakako su postojali koncepti razvijeni za orbiter Plutona. Neki su tvrdili kao i vi da, iako bi takva vodeća misija bila puno skuplja od preleta, osigurala bi više povrata u znanosti po dolaru.

Međutim, ti koncepti nikada nisu financirani, pa nikada nisu vratili niti jednu znanost uopće. Pluton nije bio dovoljno visok prioritet u znanosti da bi zahtijevao toliko male pite. Dakle, ono što je tamo stiglo sada je proletna misija. Prelet pruža ogroman napredak u odnosu na ono što možemo dobiti od Hubble-a (ili na kraju Webba), pa je ocijenjeno vrijednim troškova.

#3
+4
fotijr
2015-07-10 22:10:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Uz zabrinutost za gorivo, zračenje postaje puno veće zabrinjavanje prilikom orbitiranja oko određenih tijela. Utjecaj zračenja može se svesti na najmanju moguću mjeru, ali je teško izbjeći u orbiti.

Za primjer iz stvarnog svijeta, NASA-ina nadolazeća misija u Europu zapravo će kružiti oko Jupitera kako bi izbjegla letenje kroz Jupiterove moćne pojaseve zračenja.

#4
+1
Anixx
2015-07-11 00:41:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Satelit Pluton koštao bi mnogo više jer bi mu trebalo puno goriva za usporavanje i umetanje u orbitu. Samo je pitanje mogućnosti, izgradnja prolazne sonde je puno lakša i jeftinija.

#5
  0
John Bode
2018-06-12 02:52:31 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Mi (misli se na SAD) imamo (ili smo imali) namjenske orbitere oko Merkura (MESSENGER), Venere (Magellana), Mjeseca (višestrukog), Marsa (višestrukog), Jupitera (Galileo, Junona) i Saturna (Cassini) . Tamo gdje troškovi dolaska orbitalne letjelice do cilja nisu nerazumni, šaljemo orbitere.

Prošlog Saturna počinjete nailaziti na probleme gdje je potrebno previše vremena ili previše pogonskog goriva za ulazak u orbitu, barem s trenutnim bacačima i satelitskim pogonskim sustavima, pa se oslanjamo na flybys. Dobra vijest je da na tom planu ima napretka, između SpaceX-a koji je izgradio svoju čudovišnu raketu i razvoja pogonskih pogona na električni pogon poput VASIMR-a. Za još jedno desetljeće ili dva, možda ćete uspjeti doći do malog orbitera do Plutona za samo malo vremena koje je trebalo New Horizons-u da stigne tamo.



Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...