Датчик надира для космического корабля, пытающегося приземлиться

Возможно ли теоретически, чтобы датчик обнаруживал надир? На самом деле это может иметь огромное значение, поскольку обычно космический корабль, пытающийся приземлиться, должен поддерживать определенный курс относительно надира в зависимости от высоты и дальности спуска.

Самое близкое, о чем я могу думать, это датчики гравитационного градиента . Идея здесь заключалась бы в том, чтобы определить направление гравитации, которое во всех смыслах должно быть выровнено с надиром (или нет?). Кроме того, у меня есть предчувствие, что эти датчики гравитационного градиента будут работать, даже если двигатели работают. Я прав? Есть ли лучший способ определить надир непосредственно датчиком/сенсорами?

Ответы (1)

Да, обнаружение надира возможно.

Лучшая техника зависит от того, насколько высоко вы находитесь и насколько точны вы должны быть.

Если у вас достаточно высоты, чтобы увидеть весь диск планеты от горизонта до горизонта, простой подход состоит в том, чтобы захватить его изображение и вычислить центр.

Использование магнитометров является еще одним подходом.

Звездный трекер также может работать, хотя точность будет зависеть от знания времени и вашего местоположения.

Ближе к земле я бы, наверное, использовал лидар. Просканируйте область внизу, ища ближайшую точку, которая будет надиром.

Производственная версия определения надира почти наверняка будет включать несколько разных инструментов, показания которых будут объединены в систему управления измерением ориентации. Различные инструменты могут лучше работать на разных высотах; система управления будет знать об этом и изменять использование или вес по мере выполнения миссии.

Горизонт — хорошая идея, и он работает где угодно на Земле, пока вы находитесь очень высоко, но когда вы приближаетесь к земле (как в попытке приземления, упомянутой в вопросе), горы, ориентиры, здания и даже деревья вызовут проблемы. Два других требуют, чтобы вы примерно знали, где вы приземляетесь (широта, долгота), и у них есть другие проблемы. Даже трехмерный векторный магнитометр + векторная магнитная карта Земли + широта/долгота оставляет 1 ось неоднозначности, вы можете повернуть одну ось силовой линии, и, поскольку две другие будут показывать ноль, они никогда этого не узнают.
Отслеживание звезд бесполезно, если есть погода или городские огни, или если это дневная посадка, и трясущаяся, маневрирующая, приземляющаяся ракета может быть реальной проблемой для изображения звезд и измерения их положения.
звездные трекеры работают в дневное время @uhoh, и могут это делать как минимум с 1958 года
Как я уже сказал, это зависит от того, насколько вы высоки. Если вы находитесь в ближнем космосе, над облаками, то звездный трекер работает нормально, даже днем ​​и при наличии городских огней (я так делал), если только солнце не находится в поле зрения. Тем не менее, вибрация, облака и жара будут проблемой, когда вы опуститесь ниже.
Близко к земле требует другого подхода. Навскидку, я бы сказал, что гироскопы должны работать хорошо, синхронизируясь, пока они еще находятся далеко над облаками. Хотя сам этого не делал.
Для подхода магнитометра вот ссылка на документ: ieeexplore.ieee.org/document/7500665
OP указывает приземление, а не только приземление на безвоздушные миры; не слишком много таких в 1958 году @JCRM Здесь есть много вопросов и ответов с тегами adcs, но этот касается датчика надира для посадки . Я также не уверен, как поведет себя оптика после повторного входа в атмосферу.
Как помогает звездный трекер? Он говорит только об отношении к инерциальной системе отсчета, надир - к локальной системе отсчета!
@uhoh, при чем здесь безвоздушные миры? Что касается входа в атмосферу, то оптика, как правило, находится с подветренной стороны, но в противном случае внешний слой кварца может отколоться а-ля Союз.
@Prakhar ответ объясняет это, перечитай последнее предложение.
@JCRM днем ​​приземляется на тело с атмосферой, нормальные не видят звезд. Вопрос о посадке.
но к 1958 году, @uhoh, атмосферные аппараты летали со звездными трекерами, которые могли видеть звезды днем. Было бы довольно бессмысленно упоминать об этом иначе.
@RickNZ в этой статье речь идет не о посадке, это система с очень медленным откликом, производящая только номинальное выравнивание по надиру в течение длительного периода времени, которая работает только для спутника на стабильной орбите . Речь идет о посадке ракеты, где все происходит очень быстро.
@uhoh идея состоит в том, что вы сначала определяете надир, пока ракета все еще находится в космосе, а затем используете систему управления измерением ориентации для распространения этой модели по мере спуска. Если вам нужны или нужны данные близко к поверхности, используйте лидар. Я обновил свой ответ соответственно.
@Prakhar, если вы знаете время и свое положение XYZ, вы можете рассчитать инерционное направление, соответствующее надиру в локальной системе координат.
Использование LIDAR близко к земле для обнаружения ближайшей точки требует почти плоской поверхности. Вы не хотите, чтобы получить следующую горную вершину.
@RickNZ Если я точно знаю свой XYZ, то конечно. Но что вы упускаете из виду, так это то, что модели, используемые для распространения XYZ, в первую очередь требовали знания об инерционной ориентации! А звездные датчики бесполезны, потому что при стрельбе скорости достаточно велики, чтобы СС не работал идеально. Как правило, все посадочные модули имеют одно обновление SS перед началом траектории посадки. Именно из-за ошибок в XYZ я в первую очередь подумал о датчике надира!
Датчик надира для космического корабля, пытающегося приземлиться
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v