Associazione ISAA
ForumAstronautico
AstronautiNEWS
AstronautiCAST
AstronautiCON
StratoSpera
ForumAstronautico.it

Il telescopio spaziale Kepler è entrato in modalità di emergenza

0 Utenti e 1 Visitatore stanno visualizzando questo topic.

Offline IK1ODO

Re:Il telescopio spaziale Kepler è entrato in modalità di emergenza
« Risposta #20 il: Mer 13/04/2016, 09:15 »
stamattina son di corsa, e quindi rispondo sinteticamente. Mi sono fatto l'idea che se le ruote fossero perfette (=moto perpetuo, zero dissipazione) non sarebbe mai necessario desaturarle. Osservando un asse, se devo ruotare in un senso accelero e poi decelero la ruota, se devo ruotare nel senso opposto prima decelero e poi riaccelero; la velocità finale è sempre la stessa, il cambio di assetto è un fenomeno non dissipativo. Però ci sono gli attriti, meccanici (c'è gente in giro che non sa fare i cuscinetti), aerodinamici (anche se siamo quasi nel vuoto) e elettromagnetici (non possono non esserci campi magnetici variabili attorno alle sospensioni, e questi inducono correnti parassite nelle parti della ruota, frenandola). A causa di questi effetti la ruota trasferisce continuamente una coppia al proprio punto di ancoraggio, e qundi tende a far ruotare l'asse del satellite. Per controbilanciare devo continuamente accelerare la ruota, e alla fine raggiungo la velocità limite.
E' così? Forse dico una cosa ovvia per gli addetti ai lavori, ma a me piace capire le ragioni fisiche delle cose. Poi stasera mi leggerò i links di Marco.
"Lo studio e in generale l'aspirazione alla verità e alla bellezza rappresentano un ambito in cui è permesso rimanere bambini per tutta la vita" - A. Einstein
 

Offline isapinza

Re:Il telescopio spaziale Kepler è entrato in modalità di emergenza
« Risposta #21 il: Mer 13/04/2016, 09:25 »
stamattina son di corsa, e quindi rispondo sinteticamente. Mi sono fatto l'idea che se le ruote fossero perfette (=moto perpetuo, zero dissipazione) non sarebbe mai necessario desaturarle. Osservando un asse, se devo ruotare in un senso accelero e poi decelero la ruota, se devo ruotare nel senso opposto prima decelero e poi riaccelero; la velocità finale è sempre la stessa, il cambio di assetto è un fenomeno non dissipativo. Però ci sono gli attriti, meccanici (c'è gente in giro che non sa fare i cuscinetti), aerodinamici (anche se siamo quasi nel vuoto) e elettromagnetici (non possono non esserci campi magnetici variabili attorno alle sospensioni, e questi inducono correnti parassite nelle parti della ruota, frenandola). A causa di questi effetti la ruota trasferisce continuamente una coppia al proprio punto di ancoraggio, e qundi tende a far ruotare l'asse del satellite. Per controbilanciare devo continuamente accelerare la ruota, e alla fine raggiungo la velocità limite.
E' così? Forse dico una cosa ovvia per gli addetti ai lavori, ma a me piace capire le ragioni fisiche delle cose. Poi stasera mi leggerò i links di Marco.
Secondo me (e quindi puoi immaginare quanto possa valere) anche se non ci fossero attriti etc etc prima o poi la ruota dovrebbe essere desaturata lo stesso a meno che tu non abbia un numero esattamente uguale di  accelerazioni e rallentamenti. Visto che "di solito" le perturbazioni sono maggiori da una direzione (che so, vento solare, attrazione gravitazionale di luna terra o quel che è etc etc)  non avrai mai un numero pari di eventi.
Se avessi un satellite sottoposto a perturbazioni iid forse non ne avresti mai  bisogno ma nella realtà non credo capiti mai
my000000.2cent
---> Se quello che dico può essere interpretato in due modi ed uno dei due ti fa arrabbiare...intendevo il terzo *grin*
 

stamattina son di corsa, e quindi rispondo sinteticamente. Mi sono fatto l'idea che se le ruote fossero perfette (=moto perpetuo, zero dissipazione) non sarebbe mai necessario desaturarle. Osservando un asse, se devo ruotare in un senso accelero e poi decelero la ruota, se devo ruotare nel senso opposto prima decelero e poi riaccelero; la velocità finale è sempre la stessa, il cambio di assetto è un fenomeno non dissipativo. Però ci sono gli attriti, meccanici (c'è gente in giro che non sa fare i cuscinetti), aerodinamici (anche se siamo quasi nel vuoto) e elettromagnetici (non possono non esserci campi magnetici variabili attorno alle sospensioni, e questi inducono correnti parassite nelle parti della ruota, frenandola). A causa di questi effetti la ruota trasferisce continuamente una coppia al proprio punto di ancoraggio, e qundi tende a far ruotare l'asse del satellite. Per controbilanciare devo continuamente accelerare la ruota, e alla fine raggiungo la velocità limite.
E' così? Forse dico una cosa ovvia per gli addetti ai lavori, ma a me piace capire le ragioni fisiche delle cose. Poi stasera mi leggerò i links di Marco.
Ti rispondo per quel poco che ne so io: da quanto ho capito le ruote hanno un range di variazione di velocità che va da un Vminima (negativa, nel senso che gira in un verso diverso da quella in cui gira a velocità considerata positiva) ad una Vmax. Le ruote servono a trasferire il momento angolare ogni qualvolta se ne ha bisogno per poter orientare il satellite o la sonda in modo opportuno o per bilanciare eventuali perturbazioni. Le ruote girano sempre e nel momento in cui dovrò compiere una manovra di assetto darò un colpetto all'"acceleratore " del motore elettrico che aziona la ruota in modo tale da trasferire momento nella direzione desiderata (il momento totale del sistema rimane costante); a fine manovra il satellite sarà orientato correttamente e le ruote continueranno a girare alla nuova velocità nominale raggiunta...quindi necessariamente man mano che le manovre si sommano le velocità delle ruote aumenta man mano fino a raggiungere una velocità di saturazione (sia essa Vmin o Vmax) che presumo per ragioni meccaniche non può continuare a crescere indefinitamente. A tal punto è necessario desaturare e se ad esempio la ruota è a Vmax spesso la desaturazione comporta che essa sia portata a Vmin (quindi ruotante in senso opposto) in modo da poter sfruttare un range di variazione di velocità (e quindi di momento) doppio rispetto il range "zero-Vmax".Poiché anche desaturare comporta trasferimento di momento angolare allora durante la desaturazione il sistema deve essere mantenuto " bloccato" in altro modo (ad es per mezzo thruster). Il discorso relativo alle dissipazioni e non idealità esiste sicuramente (esistono ruote immerse in liquidi viscosi se non sbaglio che permettono un controllo di assetto passivo per mezzo delle dissipazioni) ma non è necessario credo per spiegare la desaturazione.
 

Re:Il telescopio spaziale Kepler è entrato in modalità di emergenza
« Risposta #23 il: Mer 13/04/2016, 10:23 »
my000000.2cent
Isa, in Cosa hai detto che ti sei laureata?  :stuck_out_tongue_winking_eye:
Solo due cose sono infinite, l'universo e la stupidità umana, e non sono sicuro della prima

A.Einstein
 

Re:Il telescopio spaziale Kepler è entrato in modalità di emergenza
« Risposta #24 il: Mer 13/04/2016, 10:26 »
Ehm, guarda che qui non si discuteva di desaturazioni che credo marco conosca, ma delle cause percui le ruote di reazione non sono dei moti perpetui ideali...
Solo due cose sono infinite, l'universo e la stupidità umana, e non sono sicuro della prima

A.Einstein
 

Forse ho capito male io ma IK1ODO stava ragionando sul fatto che se le ruote fossero "ideali" potrebbe non essere mai necessario desaturare ed io ho risposto scrivendo che secondo me la necessità di desaturare esiste comunque..se sto capendo una cosa per un'altra chiedo venia :)
 

Re:Il telescopio spaziale Kepler è entrato in modalità di emergenza
« Risposta #26 il: Mer 13/04/2016, 11:05 »
Magari ho interpretato male io ehehe, solo marco potrà illuminarci...
Solo due cose sono infinite, l'universo e la stupidità umana, e non sono sicuro della prima

A.Einstein
 

Re:Il telescopio spaziale Kepler è entrato in modalità di emergenza
« Risposta #27 il: Mer 13/04/2016, 11:52 »
Quanta energia elettrica consuma un cuscinetto magnetico (molta o poca)? Gloglando non ho trovato questa info.
Perché a sensazione questo va costantemente alimentato, e per questo lo ritengo di improbabile impiego su una sonda che deve fare i conti giornalieri con l'energia; a meno che non entriamo nel segmento dei superconduttori che sono forse utilizzabili su di essa per via delle basse temperature cosmiche.
Peraltro una ruota di reazione é priva di sollecitazioni radiali, e conseguentemente anche un cuscinetto meccanico non si usurerebbe facilmente (?)
Qui acris potrebbe illuminarci, invece che stare dietro alle quinte  :tease: Ad esempio: come si fa a stabilire la durata di un cuscinetto, in assenza o presenza di carico?
Scusate le mie domande da ranocchio.
<ISAA n°119> | È vero, ho scalato montagne e ho camminato in luoghi remoti. Ma come avrei potuto vedervi se non da una grande altitudine o da una grande distanza? In verità, come si può essere vicini se non si conosce la lontananza? (Khalil Gibran)
 

Re:Il telescopio spaziale Kepler è entrato in modalità di emergenza
« Risposta #28 il: Mer 13/04/2016, 12:01 »
Per la vita fai riferimento al calcolo con L10 qui:
http://www.skf.com/it/products/bearings-units-housings/roller-bearings/principles/selecting-bearing-size/calculation-examples/index.html

Per l energia necessaria per mantenere i cuscinetti magnetici credo che non ci siano problemi se considerata a livello di progetto. Considera che l energia elettrica credo sia una delle uniche se non unica energia rigenerabile è perfettamente predittibile su un satellite...
Solo due cose sono infinite, l'universo e la stupidità umana, e non sono sicuro della prima

A.Einstein
 

Offline IK1ODO

Re:Il telescopio spaziale Kepler è entrato in modalità di emergenza
« Risposta #29 il: Mer 13/04/2016, 12:05 »
Livio, le sollecitazioni radiali le hai comunque, quando cambi assetto hai tutti i momenti torcenti di giroscopio; e anche in condizioni stazionarie è giusto che il cuscinetto sia senza contatto (sospensione magnetica, appunto). Che non può lavorare senza apporto di energia, seppur minima.
lunott85, insisto che non è come dici. Per fare un cambio di assetto trasferisci momento angolare dalla ruota al satellite, accelerando o rallentando la rotazione; la controcoppia del motore della ruota fa ruotare il satellite. Quando vuoi fermare la rotazione applichi una coppia contraria per il tempo necessario,e ti fermi. In tutto questo non c'è dissipazione di energia, per cui hai cambiato assetto senza cambiare l'energia totale del sistema; in particolare, l'energia immagazzinata nela ruota ritorna la stessa di prima. Lasciamo stare per un attimo le cause esterne (vento solare, interazioni con il campo magnetico terrestre, gradienti gravitazionali, pressione di radiazione) che tendono comunque a far ruotare lo spacecraft. La mia ipotesi è che in ogni caso le ruote devono sempre aumentare costantemente la velocità di rotazione, in quanto il motore deve compensare la coppia torcente dovuta agli immancabili attriti, che è nella stessa direzione della rotazione della ruota; per compensare questa coppia devo applicarne una uguale e contraria, e la ruota accelera. Alla fine dovrò fare qualcosa per farla rallentare.
"Lo studio e in generale l'aspirazione alla verità e alla bellezza rappresentano un ambito in cui è permesso rimanere bambini per tutta la vita" - A. Einstein
 

Ok, forse ho capito...io comunque facevo riferimento ad una situazione reale in cui ci saranno quasi sempre delle perturbazioni che agiscono e richiedono un aumento continuo della velocità delle ruote in una "sola direzione " in un certo lasso di tempo (a prescindere da altre manovre di assetto) il che comporta infine la necessità di desaturare a prescindere da eventuali perdite dissipative.
 

Offline IK1ODO

Re:Il telescopio spaziale Kepler è entrato in modalità di emergenza
« Risposta #31 il: Mer 13/04/2016, 12:52 »
Appunto, ignora le perturbazioni esterne. Per me la necessità di desaturare è insita nelle perdite del sistema. E' di questo che vorrei conferma, anche se la logica che non esista sistema con parti in movimento senza perdite dissipative mi pare ineccepibile. Per piccole che siano, ecc.
E' uno dei problemi per cui le piattaforme inerziali meccaniche hanno una precessione, e dopo un pò diventano imprecise (ricordo il Nautilus, SSN-571, al Polo Nord nel 1958)
"Lo studio e in generale l'aspirazione alla verità e alla bellezza rappresentano un ambito in cui è permesso rimanere bambini per tutta la vita" - A. Einstein
 

Offline Mike65

Livio, le sollecitazioni radiali le hai comunque, quando cambi assetto hai tutti i momenti torcenti di giroscopio; e anche in condizioni stazionarie è giusto che il cuscinetto sia senza contatto (sospensione magnetica, appunto). Che non può lavorare senza apporto di energia, seppur minima.
lunott85, insisto che non è come dici. Per fare un cambio di assetto trasferisci momento angolare dalla ruota al satellite, accelerando o rallentando la rotazione; la controcoppia del motore della ruota fa ruotare il satellite. Quando vuoi fermare la rotazione applichi una coppia contraria per il tempo necessario,e ti fermi. In tutto questo non c'è dissipazione di energia, per cui hai cambiato assetto senza cambiare l'energia totale del sistema; in particolare, l'energia immagazzinata nela ruota ritorna la stessa di prima. Lasciamo stare per un attimo le cause esterne (vento solare, interazioni con il campo magnetico terrestre, gradienti gravitazionali, pressione di radiazione) che tendono comunque a far ruotare lo spacecraft. La mia ipotesi è che in ogni caso le ruote devono sempre aumentare costantemente la velocità di rotazione, in quanto il motore deve compensare la coppia torcente dovuta agli immancabili attriti, che è nella stessa direzione della rotazione della ruota; per compensare questa coppia devo applicarne una uguale e contraria, e la ruota accelera. Alla fine dovrò fare qualcosa per farla rallentare.
Non capisco la necessita di accelerare la ruota: capisco le perdite dovute a tutti i disturbi di cui avete parlato, ma se do al motore esattamente la quantità di energia che viene dissipata nel sistema la velocità resterà costante. Poi magari mi sbaglio (il mio diploma è un po' "stagionato").

Inviato dal mio GT-I9515 utilizzando Tapatalk

 

Offline isapinza

Re:Il telescopio spaziale Kepler è entrato in modalità di emergenza
« Risposta #33 il: Mer 13/04/2016, 14:08 »
my000000.2cent
Isa, in Cosa hai detto che ti sei laureata?  :stuck_out_tongue_winking_eye:
Gingillometria applicata   :stuck_out_tongue_winking_eye:  :stuck_out_tongue_winking_eye:
---> Se quello che dico può essere interpretato in due modi ed uno dei due ti fa arrabbiare...intendevo il terzo *grin*
 

Offline IK1ODO

Re:Il telescopio spaziale Kepler è entrato in modalità di emergenza
« Risposta #34 il: Mer 13/04/2016, 14:18 »
Mike65, il mio diploma predata il tuo di dieci anni ;)
Ragiona così (gedanken experiment à la Einstein): tieni in mano il motore, la ruota è free spinning, e senti che lo statore del motore non è inerte ma trasmette alla tua mano una coppia, dovuta alle resistenze di attrito ecc. ecc. del sistema. Se vuoi assumi anche di essere in caduta libera, così non senti il peso della ruota.
Supponiamo che la ruota giri in senso orario; la coppia di attrito è anch'essa oraria, e in tal senso lo statore del motore cercherà di girare.
Se vuoi azzerare la coppia allora il motore deve crearne una sua, in senso antiorario al punto di vincolo (la tua mano) e quindi inviare una coppia in senso orario alla ruota. Siccome vede una nuova coppia, la ruota accelera.
Al motore devi dare l'energia necessaria a controbilanciare le perdite per attrito, e come risultato della costruzione del sistema parte di questa energia va in momento angolare della ruota. Quanta dipende, credo, dai parametri del tutto; sto ragionando in modo intuitivo, non ho elaborato la parte matematica.

Ripensandoci, potresti avere anche ragione tu.
Se la coppia che introduco tramite motore compensa esattamente la coppia di attrito, la velocità resta costante. Uhm...
"Lo studio e in generale l'aspirazione alla verità e alla bellezza rappresentano un ambito in cui è permesso rimanere bambini per tutta la vita" - A. Einstein
 

Offline IK1ODO

Re:Il telescopio spaziale Kepler è entrato in modalità di emergenza
« Risposta #35 il: Mer 13/04/2016, 14:19 »
Gingillometria applicata   :stuck_out_tongue_winking_eye:  :stuck_out_tongue_winking_eye:

Bei gingilli, però!
"Lo studio e in generale l'aspirazione alla verità e alla bellezza rappresentano un ambito in cui è permesso rimanere bambini per tutta la vita" - A. Einstein
 

Livio, le sollecitazioni radiali le hai comunque, quando cambi assetto hai tutti i momenti torcenti di giroscopio; e anche in condizioni stazionarie è giusto che il cuscinetto sia senza contatto (sospensione magnetica, appunto). Che non può lavorare senza apporto di energia, seppur minima.
lunott85, insisto che non è come dici. Per fare un cambio di assetto trasferisci momento angolare dalla ruota al satellite, accelerando o rallentando la rotazione; la controcoppia del motore della ruota fa ruotare il satellite. Quando vuoi fermare la rotazione applichi una coppia contraria per il tempo necessario,e ti fermi. In tutto questo non c'è dissipazione di energia, per cui hai cambiato assetto senza cambiare l'energia totale del sistema; in particolare, l'energia immagazzinata nela ruota ritorna la stessa di prima. Lasciamo stare per un attimo le cause esterne (vento solare, interazioni con il campo magnetico terrestre, gradienti gravitazionali, pressione di radiazione) che tendono comunque a far ruotare lo spacecraft. La mia ipotesi è che in ogni caso le ruote devono sempre aumentare costantemente la velocità di rotazione, in quanto il motore deve compensare la coppia torcente dovuta agli immancabili attriti, che è nella stessa direzione della rotazione della ruota; per compensare questa coppia devo applicarne una uguale e contraria, e la ruota accelera. Alla fine dovrò fare qualcosa per farla rallentare.
Non capisco la necessita di accelerare la ruota: capisco le perdite dovute a tutti i disturbi di cui avete parlato, ma se do al motore esattamente la quantità di energia che viene dissipata nel sistema la velocità resterà costante. Poi magari mi sbaglio (il mio diploma è un po' "stagionato").

Inviato dal mio GT-I9515 utilizzando Tapatalk
Sono d'accordo con Mike, se la ruota viene leggermente rallentata per attrito o per qualunque altra causa, è vero che il rallentamento produce anch'esso una coppia sulla navicella ma riaccelerare la ruota alla velocità precedente lo dovrebbe compensare esattamente, per cui tenendo la ruota a velocità costante dovrebbe essere garantito un orientamento fisso. Insomma non mi è chiara la ragione per cui ad un certo punto queste ruote si vanno a trovare a girare a velocità troppo elevata al punto da rendere necessario un loro rallentamento e conseguente sparo di RCS..
 

Offline sinucep

Re:Il telescopio spaziale Kepler è entrato in modalità di emergenza
« Risposta #37 il: Mer 13/04/2016, 15:07 »
Appunto, ignora le perturbazioni esterne. Per me la necessità di desaturare è insita nelle perdite del sistema. E' di questo che vorrei conferma, anche se la logica che non esista sistema con parti in movimento senza perdite dissipative mi pare ineccepibile. Per piccole che siano, ecc.
E' uno dei problemi per cui le piattaforme inerziali meccaniche hanno una precessione, e dopo un pò diventano imprecise (ricordo il Nautilus, SSN-571, al Polo Nord nel 1958)

un altro caso (al di là delle perdite dissipative) in cui si necessario desaturare le ruote di reazione potrebbe essere il seguente:

ho un satellite bello grosso (o una stazione spaziale) e devo effettuare una rotazione superiore a quella che mi consentirebbe la ruota di reazione passando da Vmin a Vmax. Allora è necessario operare una o più desaturazioni per completare la rotazione ed eventualmente altrettante per per toranare all'orientamento iniziale.

EDIT: Ripensandoci mi rendo conto che tali manovre verrebbero effettuate normalmente con motori chimici pero' portrebbero essere usate le ruote di reazione per esigenze particolari o in caso di imprevisti.
« Ultima modifica: Mer 13/04/2016, 19:23 da sinucep »
Empty space is scale-invariant.
 

Offline sinucep

Re:Il telescopio spaziale Kepler è entrato in modalità di emergenza
« Risposta #38 il: Mer 13/04/2016, 15:43 »
Sono d'accordo con Mike, se la ruota viene leggermente rallentata per attrito o per qualunque altra causa, è vero che il rallentamento produce anch'esso una coppia sulla navicella ma riaccelerare la ruota alla velocità precedente lo dovrebbe compensare esattamente, per cui tenendo la ruota a velocità costante dovrebbe essere garantito un orientamento fisso. Insomma non mi è chiara la ragione per cui ad un certo punto queste ruote si vanno a trovare a girare a velocità troppo elevata al punto da rendere necessario un loro rallentamento e conseguente sparo di RCS..
Io invece sono d'accordo con IK1ODO:

Immaginiamo un un satellite nello spazio (forse è banale, ma pensare a un tizio in caduta libera con un motore in mano mi distrae un po ;-) ). Supponiamo che la ruota di reazione di cui è dotato smetta di essere alimentata e in quel momento questa abbia velocità radiale V e il satellite sia completamente fermo.

Il rotore impiegerà un certo tempo a farmarsi rispetto al satellite ma quando succederà avrà trasferito il suo momento angolare al satellite (che inizierebbe a ruotare) tramite le forze d'attrito. Per cui sarebbe ragionevole pensare che riportando la ruota a velocità V il satellite si fermerebbe, con una compensazione perfetta come dice Mike.

Tuttavia l'attrito non trasferisce tutto il momento angolare dalla ruota al satellite perché parte dell'energia se ne va in energia termica (nel caso di attrito meccanico) o comunque in fotoni (in caso di correnti parassite).

Quindi la ruota va accelerata per mantenere il satellite stabile e prima o poi bisogna desaturarla.
« Ultima modifica: Mer 13/04/2016, 15:54 da sinucep »
Empty space is scale-invariant.
 

      Ma queste perdite e dissipazioni non dovrebbero avere come conseguenza il rallentamento della velocità con cui la ruota gira? Il sistema di controllo di contro cercherebbe istantaneamente di mantenere la velocità angolare delle ruote fissa e quindi le perdite sarebbero prese tutte in carico dalla potenza elettrica del sistema e non si tramuterebbero in necessità di accelerare continuamente la ruota...quante migliaia di cose sbaglio ragionando così?? XD