韦伯的L2之旅已近尾声

　　1月24日(周一)，工程师们计划指示美国宇航局(NASA)的詹姆斯·韦伯(James Webb)太空望远镜完成最后一次修正助推，将其送入离地球近100万英里的理想轨道，即第二个太阳-地球拉格朗日点(简称＂L2＂)。
　　从数学上讲，拉格朗日点是所谓的＂受限三体问题＂的解。在空间中，任何两个质量巨大、具有重力意义的物体都会产生五个特定的位置--拉格朗日点--它们的引力处于平衡状态。拉格朗日点被标记为L1到L5，前面是产生它们的两个引力体的名字(第一个是大的)。
　　资料来源：NASA/WMAP科学小组。
　　虽然所有拉格朗日点都是引力平衡点，但并不是所有的点都是完全稳定的。L1、L2和L3是具有鞍形重力梯度的＂元稳定＂位置，就像两个稍高的峰之间的脊线中间的点，其中是两个峰之间的较低的稳定点，但相对于山脊两侧的山谷，它仍然是一个很高、不稳定的点。L4和L5是稳定的，因为每个位置都像一个浅洼地或碗，位于一个长而高的山脊或小山的中央。
　　那么为什么要把韦伯送入太阳-地球L2轨道呢？因为它是红外线观测站的理想位置。在太阳-地球L2，太阳和地球(或者和月球)总是在空间的一边，使韦伯保持其望远镜光学和仪器永远在地球的阴影位置。这使得它们能够对红外线的灵敏度更高，虽然如此。在任何时刻观察角度接近半个天空。观察天空中的任何一点，只需要等待几个月，就能揭开＂太阳背后＂的秘密。
　　此外，在L2，地球距离是足够远的，室温的热量辐射基本不会影响到韦伯。因为L2是引力平衡的位置，所以Webb很容易稳定地呆在那里。请注意，围绕L2运行比精确地停止在L2更简单、更容易和更有效。此外，通过绕轨道而不是在L2轨道运行，Webb永远不会被地球所取代，这对于Webb的热稳定性和发电都是必要的。事实上，韦伯围绕L2的轨道比月球绕地球的轨道还要大！L2还可以方便地与地球上的任务行动中心保持联系。深空网络。其他太空观测站包括WMAP, 赫谢尔，和普朗克轨道太阳-地球L2出于同样的原因。
　　一般来说，让宇宙飞船到达太阳-地球L2是相当简单的，但韦伯的设计是特殊考虑的。韦伯的飞行动力学首席工程师凯伦·里森(Karen Richon)描述了如何将韦伯带到L2级，并将其保存在那里：
　　＂想想看，把一个球直接扔到空中去，越用力越好；它开始的速度很快，但当重力把球拉回地球的时候，它会变慢，最终会停在顶峰，然后返回地面。＂就像你的手臂给球的能量从地球表面上升几米一样，阿丽亚娜5号火箭给了韦伯110万公里的能量，但不足以逃脱地球的引力。就像球一样，韦伯正在减速，如果我们允许的话，最终会停下来向地球坠落。与球不同的是，韦伯不会返回地球表面，而是处于极椭圆的轨道上，其近地点高度为300公里，远地点高度为130万公里。利用Webb上的小型火箭发动机每三个星期左右一次的推力，它将保持在L2轨道上运行，每六个月在太阳轨道上绕一圈。
　　＂那么，为什么阿丽亚娜不给韦伯更多的推力，为什么韦伯需要修正工作呢？＂如果阿丽亚娜给韦伯的能量比把它送到L2所需要的还要多一点，那么当它到达那里的时候，它会跑得太快，并且会超过它想要的科学轨道。韦伯将不得不做一个重要的刹车动作，向太阳推进，以减缓速度。这种巨大的燃烧不仅要花费大量的推进剂，而且也不可能，因为它需要Webb转个180度的返回推向太阳，太阳会直接把望远镜的光学和仪器暴露给太阳，从而使它们的部件过热，把它们粘合在一起的胶水真的融化了。在望远镜上安装推进器作为直接刹车推力的一种方式是不可行的，原因有很多，而且从来都不是设计上的选择。
　　＂因此，韦伯要求阿丽亚娜火箭提供刻意的推力，以确保我们永远不需要进行刹车助推，但还是需要韦伯的助推器来精确地弥补差异，并将其置于理想的轨道上。＂阿丽亚娜5号精确地给予韦伯最后 推力，以至于我们的第一次也是最重要的燃烧比我们计划和设计的要小，同时为延长韦伯后继任务提供更多剩余燃料!＂
　　-Karen Richon，Webb飞行动力学首席工程师，NASA戈达德太空飞行中心