Die Suche nach außerirdischem Leben und die Erforschung einer „anderen Erde“ ist ein ewiges Thema für die Menschen und inspiriert Generationen von Planetenwissenschaftlern. Es verbessert nicht nur unser Verständnis der Entstehung und Entwicklung von Planeten während der Entstehung eines Sternensystems, sondern hilft Wissenschaftlern auch, die möglichen Bedingungen und Kriterien der Existenz von Leben zu untersuchen. In den letzten 30 Jahren haben Wissenschaftler mehr als 4.000 Exoplaneten entdeckt, aber die Erforschung hat noch einen langen Weg vor sich.
Aufgrund der großen Entfernung erfordert die Suche nach Exoplaneten eine hohe Empfindlichkeit und eine hohe Auflösung. Das weltraumgestützte Teleskop kann die Störung der Erdatmosphäre bei Beobachtungen eliminieren und wurde zu einem Trend in der Exoplaneten-Erkundung. Als Teleskopkonfiguration der nächsten Generation soll das Array-Teleskop die Generationen des Teleskopsystems so realisieren, dass ein erdähnlicher Exoplanet in der Nähe eines sonnenähnlichen Wirtssterns durch direkte Abbildung erkannt und charakterisiert werden könnte.
In einer kürzlich erschienenen Forschungsarbeit in Raumfahrt: Wissenschaft & Technologiekonzentriert sich Xiangyu Li vom Beijing Institute of Technology auf eine weltraumgestützte Exoplaneten-Explorationsmission und analysiert deren wissenschaftlichen Hintergrund, Missionsprofil, Flugbahn-Designmethode und orbitale Wartungstechnik, die mehrere Satelliten einsetzt, um ein apertursynthetisches Interferometersystem im Weltraum zu bilden Helfen Sie mit, Exoplaneten zu entdecken.
Der Autor schlug zunächst vier Beobachtungsanforderungen des Array-Teleskops vor, die notwendig sind, um bewohnbare Exoplaneten in den Nachbarn unseres Sonnensystems (innerhalb von 65 Lichtjahren) zu suchen und zu charakterisieren.
Anschließend wurden die Prinzipien des Zweielement-Nulling-Interferometers bzw. des Vierelement-Nulling-Interferometers eingeführt. Basierend auf den Eigenschaften der Beobachtungsanforderungen und dem Prinzip der Interferometrie wurden die allgemeinen Anforderungen an das Array-Teleskopsystem für das Trajektoriendesign abgeleitet.
Dann wurden die Methoden für die Auswahl der Missionsbahn und das Design der Transferbahn vorgeschlagen. Die Halo-Umlaufbahn Sonne-Erde L2 wird aus zwei Hauptgründen als Missionsumlaufbahn ausgewählt. Einerseits sollte sich die ideale Missionsbahn von den elektromagnetischen Störungen der Erde fernhalten. Andererseits ist eine relativ saubere dynamische Umgebung erforderlich, um das Ausmaß und die Häufigkeit der Umlaufbahnwartung zu reduzieren. Basierend auf der ausgewählten periodischen Umlaufbahn wurden die stabilen invarianten Mannigfaltigkeiten der periodischen Umlaufbahnen verwendet, um die Gelegenheit für einen Niedrigenergietransfer zu finden. Die Transferbahn wurde durch ein dreistufiges Verfahren entworfen. Zunächst wurden auf der Grundlage des kreisförmig eingeschränkten Drei-Körper-Problems die stabilen Mannigfaltigkeiten der Zielmissionsbahn bei unterschiedlichen Phasenwinkeln generiert und der erdnahe Ast ausgewählt. Zweitens wurde die Poincare-Karte gemäß der Randbedingung des Perigäums ausgewählt. Drittens wurde der entsprechende Verteiler, der die Höhenbeschränkung der Parkbahn erfüllte, als anfängliche Schätzung der Transferbahn gewählt. Für die Aufrechterhaltung der Formationskonfiguration um den Librationspunkt existierte die Einschränkung der maximalen Driftfehlergrenze, und das Steuergesetz auf der Grundlage des Tangentenzielverfahrens wurde vorgeschlagen, um die Zeit zu maximieren, die innerhalb der Fehlergrenze zwischen Manövern verbracht wird.
Schließlich wurden numerische Simulationen implementiert, um die Effizienz der vorgeschlagenen Methode zu validieren. Zwei Hauptergebnisse waren erwähnenswert. In der Phase des Orbitaltransfers wurde festgestellt, dass die mehreren Perigäume des Verteilers die Gesamttransferzeit auf eineinhalb Jahre reduzieren, und jeder Transfer benötigte nur eine Geschwindigkeitserhöhung von weniger als 10 m / s, um das Einfügen der Halo-Umlaufbahn zu erreichen . In der Phase der Beibehaltung der Umlaufbahn kann das Raumfahrzeug die relativen Positionsstabilitätsbeschränkungen bei einer Wartungshäufigkeit von etwa einmal alle zwei Tage erfüllen, wobei die gesamten Geschwindigkeitsinkremente jedes Raumfahrzeugs weniger als 5 × 10 –4 m/s betragen, wenn der Fehler begrenzt ist ist 0,1 m.
Feida Jia et al, Mission Design of a Aperture-Synthetic Interferometer System for Space-Based Exoplanet Exploration, Raumfahrt: Wissenschaft & Technologie (2022). DOI: 10.34133/2022/9835234
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