James Webb Space Telescope (JWST) auf Ariane5 VA256

Bei der derzeit langsam unter 800 km/h sinkenden Geschwindigkeit ist die geplante Erhöhung um 5,4 km/h in einem eher sensiblen Rahmen, zumal dies in 5 Minuten geschieht.
Man stelle sich mal vor, sein Auto auf der Autobahn so langsam um 1 km/h zu erhöhen...

Edit: Wenn ich es richtig verstehe, ist es auch kein Einbremsen, sondern "Einbeschleunigen" (merkwürdiges Wort). Der Delta-V Wert ist ja positiv und der Motor ist ja in Flugrichtung hinten.

Genau, es wurde immer gesagt, JWST kann nicht bremsen, sondern nur beschleunigen. Es müsste sich sonst zur Sonne drehen, was zu (zu) großen thermische Belastungen führt.

... und der Motor ist ja in Flugrichtung hinten.

Ist das noch so ? Seit dem Deployment ist das Service Module mit den Triebwerken doch immer auf der "warmen" d.h. der Sonne zugewandten Seite:



d.h. die Triebwerke feuern immer in den der Sonne zugewandten Halbraum.

R2-D2: "es wurde immer gesagt, JWST kann nicht bremsen, sondern nur beschleunigen."
Das galt nur für die Orientierung beim Einschuß in die Transferbahn, am Ende der Startphase, als JWST noch zusammengefaltet war.

Das gilt immer
JWST hat die Thruster, wie bereits richtig erwähnt, auf der "warmen" Seite um bei Betätigung keine unerwünschte Aufheizung der kalten Seite zu erzeugen. Die Anfagsgeschwindigkeit wurde aber so gewählt, daß die Geschwindigkeit bei Erreichen von L2 soweit abgesunken ist, daß eine Beschleunigung notwendig ist um in den L2 einzuschwenken. Diese darf etwas zu klein, aber auf keinen Fall zu groß sein!
L2-Position ist eh instabil und es muß immer mal wieder nachbeschleunigt werden, wobei man aber nie eine gewisse Geschw. überschreiten darf.

Man muss auch bedenken, dass man in einem Orbit um L2 herum das Teleskop stationiert. Also es ist niemals genau auf dem L2 Punkt, sondern fliegt im Kreis um diesen herum. Das hat man gemacht, damit man nicht dauerhaft im Erdschatten ist sondern auch Sonnenlicht für die Solarzellen bekommt.

"Bremsen" oder "Beschleunigen" ist nur "Ansichtssache", d.h. hängt vom jeweils genutzten Bezugs-/Koordinatensystem ab. Was in dem einen System eine Geschwindigkeitszunahme ist, ist im anderen ein Abbau.

Um es mal anschaulich mit dem Transfer zum Mond zu machen:
Ein Raumschiff befindet sich auf einer Transferellipse, die von der Erde bis zur Mondbahn reicht. Am äußeren Punkt muss das Raumschiff dann aus Sicht der Erde beschleunigen, um seinen Ellipsenorbit auf eine Kreisorbit in Größe des Mondorbits um die Erde aufzuweiten. Das Triebwerk arbietet "in Flugrichtung".
Aus Sicht des bewegten Mondes, der "von hinten" ankommt, ist das hingegen ein Bremsvorgang. Aus der Perspektive arbeitet das Triebtwerk auch "gegen die Flugrichtung".
Aus Sicht der Erde ist es übrigens auch eine tatsächliche, klassische Transferellipse zum Mond. Aus Sicht des bewegten Mondes ist es hingege die oft dargestellte Acht.


Das gilt so auch für den Weg zum Sonnen-Erde-L2. Das ist ein Kreisorbit um die Sonne, jenseits der Erde. Also muss JWST, von „innen“ kommend, gegenüber der Sonne beschleunigen, um in diese Bahn einzuschwenken.

Schon klar, aber da wir ja nun mal auf der Erde sitzen und die Sonde auch von der Erde aus gestartet ist, ist unser Bezugssystem in diesem Fall nun mal die Erde und dies eine *Beschleunigung" und keine "Abbremsung".

Frage dazu:
Wenn wir uns nun weder auf der Erde, noch auch dem Mond, noch auf der Sonne, sondern "auf" dem Raumschiff befinden, was ist es dann?

Schon klar, aber da wir ja nun mal auf der Erde sitzen und die Sonde auch von der Erde aus gestartet ist, ist unser Bezugssystem in diesem Fall nun mal die Erde und dies eine *Beschleunigung" und keine "Abbremsung".

Frage dazu:
Wenn wir uns nun weder auf der Erde, noch auch dem Mond, noch auf der Sonne, sondern "auf" dem Raumschiff befinden, was ist es dann?

Für das Raumschiff ist jede Geschwindigkeitsänderung eine Beschleunigungskraft und zwar in die entgegengesetzte Richtung des Ausstoßes der Triebwerke. Was wir als schneller oder langsamer werden wahrnehmen, ist nur relativ zu anderen Objekten zu sehen.

Exakt!
Was ist Geschwindigkeit ohne bezug zu anderen Objekten, bzw.
"Gibt es Zeit ohne Raum?"

Hallo
Weiß von euch jemand, wie der Orbit UM L2 zustande kommt?
Momentan fällt JWST auf L2 zu, ist etwas zu langsam und wird die Restgeschwindigkeit kurz vor dem Ziel selbst aufbringen. Dann ist es im L2, aber wie und womit kommt es in den Orbit? Dessen Bahn ist doch um 90° zur Flugrichtung geneigt?
Zur Seite drehen und Thruster anschalten ist ja nicht.

In der Physik gibt es eigentlich kein "Bremsen". Es gibt nur "Beschleunigen". Das Beschleunigen hat immer einen Vektor, also eine "Richtung" in welche man Beschleunigt.

Das ist wie im Zug. Wenn man im Zug sitzt dann kann man nicht spüren, ob der Zug schneller oder langsamer wird, man kann nur spüren, dass eine Beschleunigung da ist. Sitzt man in Fahrtrichtung, wird man beim schneller werden in den Sitz gedrückt. Sitzt man entgegen der Fahrtrichtung, wird man beim langsamer werden in den Sitz gedrückt. Man kann aber keinen Unterschied spüren. Wenn man die Fahrtrichtung nicht kennt, kann man nicht wissen, ob der Zug schneller oder langsamer wurde. Man hat beides mal lediglich eine Beschleunigung gespürt.

Ich persönlich bin daher der Meinung, dass es wenig Sinn macht, die Geschwindigkeit von James Webb auf die Erde bezogen zu betrachten. James Webb kreist um L2. Man sollte die Geschwindigkeit auf L2 bezogen betrachten.

Ich stelle mir halt vor, dass der aktuelle Vektor nicht in die richtige Bahnebene zeigt. Kann natürlich sein dass der Anflug entsprechend krumm ist um mit einem Manöver den richtigen Orbit zu erwischen.

Hallo Blauling,

hier habe ich etwas zum Nachlesen gefunden.

Und da L2 ein Ort des Gravitationsgleichgewichts ist, ist es für Webb einfach, dort eine Umlaufbahn zu halten. Es ist einfacher, leichter und effizienter, um L2 zu kreisen, als sich genau dort aufzuhalten. Außerdem wird die Sonne bei Webb nie von der Erde verdeckt, was für die thermische Stabilität von Webb und für die Energieerzeugung notwendig ist, da sich Webb auf einer Umlaufbahn befindet und nicht genau auf L2. Tatsächlich ist die Umlaufbahn von Webb um L2 größer als die des Mondes um die Erde! L2 ist auch günstig, um über das Deep Space Network stets mit dem Mission Operations Center auf der Erde in Kontakt zu bleiben.

"Stellen Sie sich vor, Sie werfen einen Ball gerade in die Luft, so fest Sie können; er startet sehr schnell, wird aber langsamer, wenn die Schwerkraft ihn zurück in Richtung Erde zieht, um schließlich an seinem Höhepunkt zu stoppen und dann auf den Boden zurückzukehren. Ähnlich wie Ihr Arm dem Ball Energie gibt, um sich einige Meter von der Erdoberfläche zu entfernen, gab die Ariane-5-Rakete Webb Energie, um die große Entfernung von 1,1 Millionen Kilometern zurückzulegen, aber nicht genug Energie, um der Erdanziehung zu entkommen. Genau wie der Ball wird auch Webb langsamer und würde, wenn wir es zulassen würden, schließlich anhalten und zur Erde zurückfallen. Anders als der Ball würde Webb nicht zur Erdoberfläche zurückkehren, sondern sich in einer extrem elliptischen Umlaufbahn befinden, mit einer Perigäumshöhe von 300 Kilometern und einer Apogäumshöhe von 1.300.000 Kilometern. Etwa alle drei Wochen wird Webb mit Hilfe kleiner Raketentriebwerke an Bord in eine Umlaufbahn um L2 gebracht, die er alle sechs Monate in einer Halo-Umlaufbahn umrundet.

"Warum also hat die Ariane Webb nicht mehr Energie gegeben und warum musste Webb eine Kurskorrektur vornehmen? Wenn die Ariane Webb auch nur ein bisschen zu viel Energie gegeben hätte, um es zu L2 zu bringen, wäre es dort zu schnell gewesen und hätte die gewünschte wissenschaftliche Umlaufbahn überflogen. Webb müsste ein erhebliches Bremsmanöver durchführen, indem es in Richtung Sonne schießt, um langsamer zu werden. Diese große Verbrennung würde nicht nur viel Treibstoff kosten, sondern wäre auch unmöglich, da Webb sich um 180 Grad drehen müsste, um in Richtung Sonne zu schieben, wodurch die Optik des Teleskops und die Instrumente direkt der Sonne ausgesetzt wären, was ihre Strukturen überhitzen und den Klebstoff, der sie zusammenhält, buchstäblich schmelzen würde. Die Montage von Schubdüsen am Teleskop als Möglichkeit, den Bremsschub zu lenken, war aus verschiedenen Gründen nicht machbar und wurde nie in Erwägung gezogen.

"Daher forderte Webb gerade so viel Energie von der Ariane-Rakete, dass wir nie eine Nachbrennphase durchführen mussten, sondern immer eine Nachbrennphase des Observatoriums benötigten, um die Differenz genau auszugleichen und es in die gewünschte Umlaufbahn zu bringen. Die Ariane 5 hat Webb so genau ins Visier genommen, dass unsere erste und kritischste Verbrennung kleiner ausfiel, als wir planen und auslegen mussten, so dass mehr Treibstoff für eine längere Mission übrig blieb!"

Kredit: Karen Richon, Webb Flight Dynamics lead engineer, NASA’s Goddard Space Flight Center
Quelle mit Bildern und das Gif zur Umlaufbahn:

https://blogs.nasa.gov/webb/2022/01/21/webbs-journey-to-l2-is-nearly-complete/

Gruß Gertrud

Ich stelle mir halt vor, dass der aktuelle Vektor nicht in die richtige Bahnebene zeigt. Kann natürlich sein dass der Anflug entsprechend krumm ist um mit einem Manöver den richtigen Orbit zu erwischen.

Habe gerade mal flüchtig bei Wikipedia gelesen: Das Teleskop hat zwei Paare von Triebwerken, um es in den Orbit (um den L2, was sonst) zu bringen, und zwei Triebwerkspaare, um es im Orbit zu halten. Diese (kleinen) Triebwerke sind sicher so angebracht, dass sie schon in die richtige Richtung zeigen, ohne dass sich das große Teleskop dazu extra noch herumdrehen muss.

In dieser Animation wird bei ca. 0.45 min gezeigt, wie sich das Teleskop am zweiten Lagrange-Punkt (L2), bewegen wird. Das Gif gibt ein besseres Verständnis dafür, wie Webb von diesem Standort aus die gesamte Spannweite des Himmels erfassen kann.



Wie war es mal ....und sie bewegt sich doch...

Beste Grüße Gertrud

Der niedrigste Durchschnitts-Temperaturwert c sinkt langsam aber beständig auf jetzt - 209 °C

Nur noch etwa 30.000 km bis zum Orbit um L2.

Und "no news is good news".

Hallo
Weiß von euch jemand, wie der Orbit UM L2 zustande kommt?
Momentan fällt JWST auf L2 zu, ist etwas zu langsam und wird die Restgeschwindigkeit kurz vor dem Ziel selbst aufbringen. Dann ist es im L2, aber wie und womit kommt es in den Orbit? Dessen Bahn ist doch um 90° zur Flugrichtung geneigt?
Zur Seite drehen und Thruster anschalten ist ja nicht.

Man kann (und muss!) zwei Bahn-Richtungen getrennt voneinander betrachten:

1. Flug in Richtung von Erde zu L2:
Wurde schon oft mit dem Wurf eines Balles nach oben verglichen. D.h. das JW fällt von alleine wieder zurück. Der Unterschied ist allerdings, wenn es schon an der L2-Entfernung vorbei ist, fällt es nicht zurück, sondern entfernt sich noch etwas weiter und der Einfluss des Kräftegleichgewichts bei L2 ist schwächer als der Einfluss der Sonnenumlaufbahn (sehr, sehr vereinfacht gesagt). Dann würde das Teleskop eine längere Umlaufzeit um die Sonne haben und sich folglich von der Erde entfernen, wäre also verloren.

2. Flug kreisförmig um L2
In (annähernd, siehe oben) L2-Entfernung zur Erde wirken die Querkräfte immer zu L2 hin. Auch wenn in L2 keine (Anziehungs-)Masse ist, verhält es sich genauso, aber nur in Querrichtung. Mit Querrichtung meine ich das, was man von der Erde aus an Bewegungen sehen könnte. Ist das Teleskop also erstmal auf einer Kreisbahn um L2, wird es dort auch bleiben.

2a: Wie kommt es auf die Kreisbahn?
Die Kreisbahn wurde schon am Anfang bei den ersten Kursanpassungen angesteuert. Es wurde nie direkt L2 (der Mittelpunkt der Kreisbahn) angesteuert. Stell dir einen langen spitzen Kegel vor. An der Spitze ist die Erde, die Grundfläche ist der L2-Orbit, der Mittelpunkt der Grundfläche ist der Punkt L2. Die Reise des Teleskops läuft über die Oberfläche des Kegels und dreht schon von Anfang an um die Achse Erde-L2. Je langsamer die Längsgeschwindigkeit wird, um so ausgeprägter macht sich die Quer(Umlauf)-Geschwindigkeit bemerkbar. Am Schluss ist die Längsgeschwindigkeit praktisch Null, die Umlaufgeschwindigkeit ist aber immer noch da -> das Teleskop ist dort wo es sein soll.

Danke #wasser für 2a !
Jetzt hab auch ich es verstanden! 

... nun die Animation ...

 ... der NASA zu der Frage: So ... sie haben also gehört, dass das Webb-Teleskop den Lagrange-Punkt 2 umkreisen wird. ... Und wie umkreist man etwas, das kein Objekt ist (sondern ein Punkt im Raum, der auf einer Linie Sonne -----   Erde  --- L2 liegt?
 
Webb telescope will be orbiting Lagrange point 2

Gruß, HausD

Laut der "Where is Webb?" Website der NASA (https://www.jwst.nasa.gov/content/webbLaunch/whereIsWebb.html?units=metric) ist JWST in diesem Moment an dem L2-Orbit angekommen (0,0 km to L2 Orbit). Es sieht aber so aus, wie wenn die Distanzanzeige bis zum Beginn L2 insertion burn runtergezählt hat, dieser ist laut der Website aktuell im Gange ("ONGOING" ).

Der Einschuss-Burn in den L2-Orbit wurde erfolgreich abgeschlossen:

https://twitter.com/NASAWebb/status/1485695028622209032

Aktuell und um 22 Uhr MEZ gibt es auf NASA TV weitere Informationen zum weiteren Vorgehen.

Moin
Super. Sauber.
Ich freue mich so.
Bin gespannt auf die ersten Bilder!
Vieleicht erlebe ich es doch noch das ein Exoplanet mit Biosignatur entdeckt wird!
MFG

Jetzt ist Geduld die erste Raumfahrtfan-Bürgerpflicht: 5 Monate lang Kalibrierungen.

Auf "Where is Webb" wird wohl nur zu sehen sein, wie die Temperaturen langsam absinken.
Nun gut, no news is good news.

Hat jemand die NASA-Pressekonferenz verfolgt?

Alle Atome stehen still,
wenn das Webb es will.

Was ist denn die Zieltemperatur auf der kalten Seite?