Как можно было ориентироваться на Марсе?

Сегодня на Земле существуют две основные системы навигации: использование карт/компаса и использование спутников GPS. Кажется маловероятным, что до высадки первых людей на Марс будет создана полная группировка спутников GPS. Кроме того, у Марса нет магнитного поля, как у Земли, поэтому компаса здесь нет. Также кажется, что на Марсе будет предпринято много длительных путешествий, даже для первой группы, приземлившейся там, что потребует точной навигации. Как это будет реализовано?

По звездам для широты и точным часам для долготы?
Звезды могли бы помочь ночью, но не днем. Я подозреваю, что большинство навигационных задач будет выполнено, когда звезд не будет.
Хм, атмосфера Марса еще слишком плотная, чтобы видеть звезды днем ​​(может быть, с горы Олимп днем ​​звезды видны?). Как насчет других частот, т.е. с камерой, наблюдающей на 10 мкм (не должно быть облачно), или могут работать микроволновые изображения? Если нет, то, по крайней мере, Солнце должно быть видно прямо на некоторых частотах. Конечно, это только аспекты позиционирования, и здесь не рассматривается определение направления (кроме направленного позиционирования). Классный вопрос :)
Можно подумать, что потребуется хотя бы небольшая группировка спутников связи; возможно, в случае с Марсом такие спутники могли бы иметь двойное назначение для связи и навигации в стиле GPS.
Кроме того, кто будет определять долготу 0° после настройки системы? Первые посетители?
Уже решил.
Широта и долгота уже довольно активно используются орбитальными космическими кораблями и учеными.
Привет @MarkAdler, я пришел сюда, чтобы удалить свой комментарий, так как он был слишком неуместным, затем увидел ваш ответ и заинтересовался. Принято ли считать, что: «Для Марса нулевой меридиан был впервые определен немецкими астрономами В. Беером и Й. Г. Мэдлером в 1830–1832 гг. Они использовали небольшую круглую особенность на поверхности, которую они назвали «А», как точка отсчета для определения периода вращения планеты."? Это должен быть отдельный вопрос? Цитата взята из, возможно, сомнительной ссылки: esa.int/Our_Activities/Space_Science/Mars_Express/…
Информация по ссылке верна. Место было уточнено во время Mariner 6/7 и зафиксировано MGS. Эйри-0 отмечает нулевой меридиан.
В дополнение к тому, что предложил Геррит (звезды и часы), есть также две луны Марса, которые проходят с предсказуемыми интервалами по известным траекториям, поэтому использование точных часов с наблюдениями Фобоса и Диемоса может дать точные данные о местоположении.

Ответы (8)

Если необходима дальняя навигация, сочетание инерциальной навигации со случайной фиксацией положения по звездам дает достаточно точную навигацию. Инерциальная навигация имеет несколько недостатков: высокая стоимость , и эти системы со временем становятся менее точными (отсюда необходимость периодической фиксации местоположения).
Для ближней навигации может быть достаточно счисления пути. Для счисления пути вы используете датчики на колесах вашего автомобиля, чтобы отслеживать, как далеко он проезжает и в какую сторону поворачивает. Это использовалось на луноходе .

Можно также отметить, что небольшой планшет в наши дни имеет достаточно памяти и вычислительной мощности, чтобы хранить «вечный» звездный альманах, что позволяет вычислить точное положение наблюдателя на поверхности Марса с помощью одного снимка ночного неба. .
Хм; насколько большая фотоэлектрическая батарея потребуется для зарядки аккумуляторов до такой степени, что планшет будет работать в темную ночь?
@Каждый, кто не настолько велик, как тот, который необходим для питания систем жизнеобеспечения и связи в костюмах, которые носят люди.

Есть несколько вещей, которые можно было бы сделать (используя довольно много второго издания «Дело для Марса» ):

  1. Не будет полной группировки спутников, но, несомненно, будут спутники на орбите Марса в это время, которые функционируют. Каждый орбитальный аппарат Марса, начиная с Mars Global Surveyor, включал какой-то маяк, который можно было услышать. Измерение доплеровского сдвига и прослушивание времени, когда вы его слышите, может дать вам вашу широту и приблизительную долготу. Это можно легко найти с помощью какой-нибудь справочной таблицы на марсоходе.
  2. Звезды можно было наблюдать ночью, что дает вам ориентир. Кроме того, если вы находитесь достаточно низко по широте, вы можете использовать Деймос и Фобос, чтобы получить довольно хорошую оценку широты/долготы. Если вы внимательно следите за временем, вы можете использовать тот же прием, который долгое время использовали мореплаватели для определения долготы, кроме того, вы можете использовать луны в качестве дополнительной точки отсчета. Фактически, имея 2 из 3 объектов (Солнце, Фобос, Деймос), секстант, часы и альманах, можно было точно определить свое местоположение.
  3. Как упомянул Гоббс, можно использовать какую-то инерциальную навигационную систему.
  4. Используйте Полярную звезду или лучший аналог.
Другой точкой отсчета для вашей точки 2 может быть сама Земля. Немного примитивно, но (я думаю) Земля излучает достаточное количество радиоволн достаточно высокой мощности, чтобы их можно было обнаружить на Марсе.
@AndrewThompson: Марс не сможет слышать многие сигналы Земли, если только указанные сигналы Земли не будут переданы непосредственно на Марс. Просто сигнал слишком быстро пропадает. Тем не менее, DSN, вероятно, можно было бы использовать, если бы Земля была в поле зрения. Хм...
+1 за упоминание Фобоса и Деймоса, я только что сделал то же предложение в качестве комментария к исходному вопросу.

Я немного удивлен, что никто не упомянул маркеры. Как и флаги, указатели и брызги краски на скалах.

Астронавты во время первых миссий на Марс не собираются уходить так далеко от своей базы. У транспортных средств не будет дальности полета, и соображения безопасности ограничат их. Следы машин очень долго остаются видимыми, пыльные бури кладут на них тонкий слой пыли, но не стирают. Таким образом, быстро появится сеть троп, по которым можно будет следовать.

По мере расширения активности на Марсе сеть троп и распределение маркеров будут расширяться вместе с ней. Это, безусловно, самые надежные навигационные инструменты, и я уверен, что члены миссии позаботятся о том, чтобы создать плотный, простой в использовании и широко распространенный набор из них. Они не ломаются неожиданно, не страдают от помех и не разряжаются. Обнаружить их в условиях плохой видимости из-за пыльной бури может быть сложно — для таких случаев было бы разумно установить сеть мигающих световых столбов и маяков. Но и в такие моменты у любой радиосистемы были бы проблемы.

Если вы были так далеко от какой-либо исследованной области с базой, что там вообще не было маркеров, то это могло произойти только в том случае, если вы приземлились с курса. Даже в этом случае вы, вероятно, не станете действовать самостоятельно, а будете ждать, пока вас найдут. Вы бы активировали радиомаяк и попытались бы установить радиосвязь, которую вы, вероятно, затем использовали бы, чтобы сообщить базе, где, по вашему мнению, вы находитесь, основываясь на том, как вы вошли и что вы можете видеть вокруг себя. (И вполне вероятно, что выяснить, где вы находитесь, будет наименьшей из ваших проблем.)

ПОЦЕЛУЙ, да? Дело не всегда в технологии.
Флаги, указатели и брызги краски на камнях — это технологии, но не такие передовые , как стамески. :)

Если вы можете позволить себе отправить людей на Марс, то вы легко можете позволить себе один или два навигационных спутника. Поскольку вы спросили, как это будет реализовано (в отличие от того, как это, возможно, могло бы быть выполнено, здесь есть много интересных ответов на этот вопрос), то я могу с некоторой уверенностью ответить, что они будут использовать навигационные спутники для обеспечения безопасности и надежности. Это не будет сильно отличаться от GPS здесь. Основным отличием будет доступность и точность спутников. Вероятно, вокруг Марса не будет летать 31 из них.

Я не сомневаюсь, что может быть несколько спутников для связи и навигации. Просто не полное их GPS-созвездие.
В частности, у них будут атомные часы на этих спутниках, такие же, как наши спутники GPS, хотя и меньшего размера , что обеспечит гораздо лучшие решения, чем доплеровские измерения, которые мы можем получить сегодня с наших спутников-ретрансляторов на Марсе. Потребуется стационарная наземная станция для обновления орбитальных элементов спутников с достаточной точностью.
А что насчет контрольного сегмента ? Что потребуется для этого использования?
Как отмечено в комментарии чуть выше вашего вопроса, наземная станция проводит измерения со спутников всякий раз, когда они находятся в поле зрения, чтобы обновлять свои бортовые орбитальные модели и синхронизировать свои часы. Все это можно было сделать автономно. У вас может быть две такие наземные станции для резервирования, и они могут быть в разных местах для повышения точности.

Вы можете попробовать навигацию старой школы. Подобно тому, что они делали в прошлом, когда плавали на кораблях. Тогда у них не было навигации, поэтому они использовали «инструмент» для расчета угла горизонта и солнца. А потом по определенному времени они взяли угол, который они могли вычислить там точное положение. Теперь это по-прежнему работает только на земле. Из-за всех расчетов, специфичных для Земли, вначале требовалось много времени, чтобы вычислить, где вы находитесь.

Это видео могло бы объяснить немного больше: http://youtu.be/AGCUm_jWtt4

Инструмент называется секстантом, и это будет только одна часть решения головоломки.
да, я думаю, это так называлось.. Моя идея в том, что, зная, как это делали раньше, возможно, кто-то сможет сделать электронное устройство, которое сделает все вычисления за вас.. Все, что вы делаете, это наводите его на солнце и горизонт. .. Но это только мысли..
Я не сомневаюсь, что компьютеры будут делать много таких измерений. Все еще. Хм...

В дневное время можно адаптировать метод, используемый на Земле для определения севера, для которого требуются аналоговые часы/часы и чтобы солнце было видно. Конечно, для Марса часы должны быть рассчитаны на марсианское солнце, а не на земные дни.

Техника определения севера на Земле такова:

В Южном полушарии

Держите часы горизонтально так, чтобы цифра «12» была направлена ​​прямо на солнце. Посмотрите на часовую стрелку, половина угла между «12» и часовой стрелкой указывает на север.

В Северном полушарии

Держите часы горизонтально так, чтобы часовая стрелка была направлена ​​прямо к солнцу.
Половина угла между «12» и часовой стрелкой указывает на юг.

Не забудьте сделать поправку на летнее время.

Это работает, но это очень ограниченный подход к навигации. Он не говорит вам, где вы находитесь, он просто позволяет вам установить курс. Вы должны были бы уже знать азимут пункта назначения. И это работает только в том случае, если вы синхронизируете часы так, чтобы солнце было в самой высокой точке над горизонтом в 12 часов. На Земле часовые пояса и летнее время означают, что вы можете легко отклониться от курса на 15°.

Вы же понимаете, что люди занимались навигацией до того, как появились компасы? Так что, очевидно, они поступили бы так же, как тогда; используя солнце и звезды.

Тогда у них не было машин. Это уже невозможно сделать на глаз. Вы взяли тур ?
Добро пожаловать на сайт! Этот ответ на самом деле не добавляет ничего, что еще не было сказано. Хотя отвечать на старые вопросы совсем не рекомендуется, при этом вы должны позаботиться о том, чтобы ваш ответ был настолько хорошим, насколько это возможно, добавляя элементы, которые еще не обсуждались в других ответах, или основывая свой ответ на более свежем материале, не рассмотренном другими. ответчики. В дополнение к туру по сайту, предложенному @kimholder, я предлагаю просмотреть space.stackexchange.com/help/how-to-answer .

По сути, это не проблема, потому что любое место на Марсе так же хорошо, как и любое другое. Вы ничего не добьетесь, переехав в конкретное место.

Предположим, люди поселятся на Марсе. Сначала поселения, вероятно, будут расположены близко друг к другу. Либо в пределах видимости друг друга, либо почти так, чтобы люди могли переходить от одного к другому по ориентирам.

Вам нужен способ исследовать, чтобы вы могли найти дорогу к базе, даже если вы не видите ее и не распознаете ориентиры. Могло бы помочь строительство очень высокой башни, которая служила бы маяком. Он мог излучать свет или, возможно, радиосигнал дальнего действия.

Простое навигационное устройство подскажет вам, в каком направлении исходит сигнал маяка.

Что касается меня, то я, ленивый, просто скачаю приложение Google Mars Navigation из Play Store для своего Марсфона.

«Вы ничего не добьетесь, переехав в конкретное место». Да, например, когда после экскурсии вы хотите вернуться на базу, чтобы заправить свой автомобиль, проанализировать образцы, пополнить запасы (кислород, вода, ...) и так далее. Навигационный маяк будет работать только в пределах прямой видимости, поскольку я сомневаюсь, что атмосфера Марса допускает что-либо за пределами прямой видимости, и он решает только половину проблемы «возврата»; рассмотрите возможность сделать некоторые действительно интересные находки в определенном месте, но почти без расходных материалов. Как вернуться на прежнее место?
Миссии по снабжению должны будут приземляться близко, но не слишком близко к целевому поселению. Я полагаю, что это создаст проблему навигации для десантных кораблей и/или колонистов, которую нельзя решить ничем иным, как системой в стиле GPS (хотя, возможно, и не такой сложной).
Это было хорошо, по крайней мере, для смеха.
Как можно было ориентироваться на Марсе?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v