題:
為什麼在LEO而不是Lagrange點放置這麼多太空望遠鏡?為什麼我們比任何Langrange軌道望遠鏡都更了解哈勃?
Paran Bharali
2018-06-17 00:26:28 UTC
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以下是不同太空機構發射的每架太空望遠鏡的清單-太空望遠鏡清單。列出的大多數望遠鏡都位於低地球軌道(約佔95%)。由於許多明顯的原因,例如地球輻射出大量的紅外輻射,這可能不是理想的望遠鏡放置位置。正如 Michael Merrifield-教授所說:“這就像在打開所有燈的狀態下進行天文學一樣。”

現在這是放置的所有物體的列表在Lagrange點處-在Lagrangian點處的對象列表。在這些點上幾乎沒有10個對象。這些物體的壽命很短,但是這些軌道上肯定有許多即將執行的任務,其中最著名的是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡

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JWST將放置在L2 Lagrange點上。因此很顯然,這將是未來許多望遠鏡任務的唯一選擇。所以最後總結一下,我有一些問題-

為什麼在Lagrange點的望遠鏡這麼少,儘管有很多優勢?這是與預算有關的問題,在大規模上是否還不夠可行?拉格朗日點上有/有一些天文台,我們幾乎沒有聽說過-與哈勃太空望遠鏡不同,哈勃太空望遠鏡被許多人認為是最成功,最重要的人造天體。將來所有的太空望遠鏡都將基於拉格朗日點嗎?

或者,登月軌道可行嗎?我的意思是說到達那里當然會很昂貴,但是會持續更長的時間並且表現更好嗎?
@KevinFegan恰恰相反,因為它將存在軌道衰減,通信問題以及重力變化,這就是為什麼月球軌道上的衛星數量很少的原因
這裡完全是門外漢,但我想月亮和其他行星可能仍會破壞平衡。
qwerty-我的想法是,維持月球軌道的穩定性不會比近地軌道難/容易,而且可能比在拉格朗日點維持軌道容易。而且,進入沒有大氣層的軌道必須是有益的。 @Mehrdad-“可能仍會破壞均衡”,您所說的均衡是什麼意思?
@KevinFegan查找“ Lunar Mascons”,它將在評論中比我們能回答的更多。
五 答案:
Jack
2018-06-17 00:57:51 UTC
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在拉格朗日(Lagrange)點放置的航天器很少的原因是,到達那裡要困難得多。向逃逸速度發射可觀的有效載荷需要非常大的載具,對於許多任務來說根本是不切實際/不可能的。

例如,在發射時,沒有發射 正在運行的車輛能夠將哈勃的11000千克質量提升至對地靜止轉移軌道,更不用說逃逸速度了。

此外,L1周圍的暈圈, L2和點需要持續的站台維護,因為它們只是偽穩定的。對於JWST,預計每年約為2-4 m / s,估計使用壽命為〜10年

與其他望遠鏡的比較

關於為什麼我們比任何Langrange軌道望遠鏡都更了解哈勃的原因;我們幾乎比其他任何航天器都了解更多有關哈勃的信息。這是因為哈勃望遠鏡在近紫外線和可見光波長下工作,因此會產生許多有價值的材料。廣為宣傳的牙齒問題可能也有助於哈勃的公眾形象。正如評論中指出的那樣,如果哈勃不在LEO中,就不可能進行修復其光學元件的救援任務。

將此與其他天文台進行比較:

錢德拉X射線天文台(在高度橢圓形的地球軌道上),是美國國家航空航天局(NASA)的大天文台的又一悠久而漫長的發現歷史向科學界提供了寶貴的數據。它唯一的缺點?它(顯然)在X​​射線波長下工作,因此其觀察結果通常較不上鏡。

在地球太陽L2上運行的赫歇爾太空天文台也提供了大量寶貴的數據-產生了 152 科學的第一年 strike> 頭幾個月中的文章。但是,在2013年,它的氦冷卻液供應耗盡了,並且已經退役。

近年來,挑戰哈勃望遠鏡成名的唯一望遠鏡可能是開普勒,它在日心軌道上(但不在拉格朗日點) 。它的約1000千克發射質量不到哈勃望遠鏡的十分之一,這將限制其能力。

未來

未來的觀測站會使用拉格朗日點嗎?可能,但是今天的發射限制仍然存在。 JWST絕對是一個例外,而不是規範。它只是 Ariane 5發射器的功能之內,並且預算超出了大多數天文台計劃的夢想

我從非常有用的評論中添加了一些其他信息

“ *很難到達那裡*”,即使到達那里之後也很難*呆在那裡*。
正如@uhoh所說,確實很難留在那裡。對於L1軌道,通常每隔一天需要每秒幾米的增量V。相比之下,GEO航天器的運行可以輕鬆地與每兩週一次燃燒的站一起生活。
絕對是@uhoh,-JWST預計將維持[〜10年](https://jwst.nasa.gov/faq.html#howlong),其駐地預算約為L2,而(目前)哈勃在LEO中為28年。
在值得宣傳的方面,還有開普勒及其係外行星狩獵。 [Kepler](https://zh.wikipedia.org/wiki/Kepler_(spacecraft))在太陽追踪地球的軌道上(因此稱為“地球逃生”)。似乎最近正在竊取哈勃的雷聲,並在其數據中發現了所有行星。
康普頓做得很好,獲得的公關更少(那是伽瑪射線天文台)。然後,NASA在它仍在工作時將其傾倒到大氣中,因為它失去控制是一種失敗的方法。
而且...如果我們確實將哈勃望遠鏡置於拉格朗日點上,那我們將被搞砸了,因為望遠鏡的光學系統很糟糕,需要載人執行任務才能在那裡改裝校正元件。向LEO發送載人任務以維修哈勃望遠鏡非常昂貴,但至少可以實現。然而,向L2派遣載人任務以修理望遠鏡將是空前的任務,而且費用昂貴。
@Jack我只是認為可能值得將其包含在答案中。評論(如暈圈)應視為臨時;-)
@uhoh:適用於L1,L2和L3。 L4和L5穩定。
那不是一個小數目。鑑於只有少數Lagrange點,我認為它們可能會變得“擁擠”嗎?
@mickeyf並非如此-JWST將在[L2點附近〜500,000公里處]的暈圈中飛行(https://space.stackexchange.com/questions/23589/what-are-the-sources-of-light-at- l2-詹姆斯·韋伯望遠鏡將如何獲得動力)。這是一個*可怕*的空間,無法容納望遠鏡。
@Jack是的,我本人甚至都不是該領域受過良好教育的業餘愛好者,我打算跟進Lagrange的“點”顯然不是出於實際目的的幾何意義上的“點”,而是多少模糊的“區域” “ 是嗎 ?當我抬起“暈圈”時,您已經回答了。
幾乎相同的原因是,有這麼多望遠鏡位於地球而不是太空中。
哈勃犬在全球公眾中如此受歡迎的主要原因之一是,它的故事具有重大而漫長的人文元素,多年來的救援任務和幾次維修任務……人們都喜歡哈勃犬。
Graham
2018-06-17 14:16:43 UTC
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要添加有關拉格朗日發射點實用性的現有良好答案,還值得考慮的是,當L4和L5穩定時,為什麼已經執行瞭如此遠的任務卻使用不穩定的拉格朗日點。

p>這取決於如果衛星失去控制會發生什麼。在不穩定的拉格朗日點,如果衛星以某種方式被炸掉,那麼它將從拉格朗日點掉落,並最終找到通往地球或太陽的路徑並燃燒。而且,如果它接近失去控制,NASA(或任何人)可以有意指揮這一點。朝向太陽將是一個選擇,因為我們周圍已經有足夠的隨機粒子。

但是,如果它在一個穩定的拉格朗日點上,則需要讓其脫離速度。這就要求衛星必須保持大量燃料,以使 仍處於完全控制狀態。如果不是這樣,您最終只會在Lagrange點上被卡住,這永遠不會移位。一般來說,這是個壞主意。

如果您要建立一個空間站,當然,您想要的就是一個穩定的拉格朗日點。在那種情況下,讓空間站(別無其他)佔據那個拉格朗日點是完全可以接受的。但是對於以後可能由更多相對較近飛行的隨機衛星加入的隨機衛星而言,具有諷刺意味的是,穩定的軌道並不是一件好事。

“找到通往地球或太陽的道路” –後者不太可能。甚至故意地進入太陽是非常棘手的:這需要擺脫幾乎所有的角動量。通過金星和/或地球的近距離通行從內部太陽系射出的可能性更大,因此最終進入彗星狀的軌道或被木星捕獲(或者通過近距離通向木星的軌道進一步射出)。
關於您關於太空垃圾的觀點:這似乎並不是令人難以置信的原因,這就是為什麼沒人將任何東西放入L4或L5點的原因,但是它可以使用一些參考。
JohnM
2018-06-18 02:26:27 UTC
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另一件事是,您需要更多的功率才能從拉格朗日點傳輸大量能量,因此需要更大的太陽能電池板,從而需要更大的質量。

Hubble進入LOO的另一個原因是,該技術本質上是間諜衛星的技術,但方向相反!他們在哈勃發射後不久發現,當太陽能電池板被加熱和冷卻時,衛星就振動了。美國情報界意識到這種類型的太陽能電池板存在這個問題,但沒有通知NASA。

Hobbes
2018-06-17 16:40:18 UTC
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除了其他原因之外:拉格朗日點在某些望遠鏡類型中具有優勢,而在其他望遠鏡類型中則不那麼有利。

在可見光,IR和某些無線電波長下,地球是明亮的,在γ和X射線波長下,地球則較亮。

Ross Millikan
2018-06-18 09:37:52 UTC
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每個望遠鏡都有一個或幾個任務。選擇過程平衡了預期的科學利益和成本。儘管這種平衡遠非完美,但要到達拉格朗日點需要更多的增量v,這一事實與將望遠鏡放在那兒相反。這可以表示為到達該地點的成本較高,或者可以通過給定的火箭到達該地點的質量較小。許多基於太空的望遠鏡只是想將其置於大氣上方,以免吸收其工作所在的波段。到達拉格朗日點的主要原因是為了避免地球發射的紅外光加熱。這對於紅外望遠鏡非常重要,在紅外望遠鏡中,冷卻對於避免噪聲至關重要。對於較短波段的望遠鏡,很難證明拉格朗日點的額外成本是合理的。的確,在拉格朗日點,地球代表的立體角要小得多,因此您可以看到更多的天空,但是從低地球軌道上,您有時可以看到天空的任何給定點。



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