Как НАСА определяет положение своих зондов?

В настоящее время я слежу за визитом New Horizons к Плутону. Мне просто интересно, как Зонд/НАСА определяет положение Зонда? Я бы предположил, что использование земного GPS не будет иметь необходимого углового разрешения, если вы находитесь на расстоянии в миллиарды километров.

Они пролетели миллиарды километров и промахнулись всего на 70 км.

Какова точность системы позиционирования?

У нас есть очень подробные и точные модели объектов в нашей Солнечной системе. Парни из НАСА также делают все расчеты траектории, дельта-v и траектории полета. Они делают это с мучительной точностью. Затем они точно рассчитывают, сколько весит космический корабль после каждого маневра и как он наводится. Затем они говорят: «Давай, космический корабль. Делай свое дело» и делают оценки, основываясь на том, как все работает. Космический корабль также сохраняет приблизительное представление о том, где он находится и как он ориентирован, используя различные инструменты и данные....
Затем они получают обновления от летательного аппарата и оценивают, насколько далеко они находятся от траектории полета с точки зрения расстояния, угла и скорости. Их можно отрегулировать в пути. Оказавшись в пункте назначения, все собранные данные отправляются обратно, и каждая мелочь, от размера Плутона до времени, необходимого для получения сообщения, указывает, где оно находится. Это, а также время пути, длина и различные маневры дают им хорошую оценку того, где он находится.
Это не ракетостроение.
«Все, что вам нужно, это космический корабль и звезда, чтобы вести его». Ну типа... www2.jpl.nasa.gov/basics/bsf13-1.php
Будет ли Space Exploration лучшим ответом на этот вопрос?
Для космических аппаратов, близких к Земле, они используют интерферометрию и эффекты Доплера с использованием нескольких наземных станций. Для гораздо более удаленных космических аппаратов они (как сказал Джимселф) используют высокоточные прогностические модели в дополнение к эффектам Доплера. Кстати, GPS используется на вещах ниже их орбиты. Я предполагаю, что кто-то мог бы использовать его на чем-то за пределами (т.е. на большей высоте) своей орбиты, но локаторы GPS часто очень дороги на космических кораблях и необходимы только тогда, когда необходимо знать местоположение с высокой точностью.

Ответы (1)

Мне просто интересно, как Зонд/НАСА определяет положение Зонда?

Есть несколько вещей, которые можно измерить непосредственно с Земли, как подробно обсуждается на https://solarsystem.nasa.gov/basics/bsf13-1.php . Я кратко опишу их ниже.

  1. радиальная скорость к/от Земли: использование доплеровского сдвига хорошо известного несущего сигнала нисходящей линии связи
  2. расстояние от Земли: используя импульс дальности, закодированный в сигнале восходящей линии связи, и известное время оборота в электронике космического корабля, а также другие известные задержки, можно определить Δ т (т.е. временная задержка) путешествия к/от космического корабля
  3. угловое положение в небе: использование эффектов Доплера от станций Deep Space Network (DSN) для получения значений с низкой точностью и интерферометрии с очень длинной базой для более точных измерений.

Используя несколько наземных станций, мы можем улучшить оценки расстояния/дальности, положения и скорости. Неопределенности, как правило, обусловлены финансовыми ограничениями и/или необходимостью миссии (например, некоторые научные задачи космических аппаратов не требуют, чтобы мы знали их положение с точностью более ~100 км). Некоторые космические аппараты могут использовать глобальную систему позиционирования (GPS) таким же образом, как можно триангулировать их положение на Земле, если космический аппарат находится ниже орбиты GPS (т. е. на высоте ~ 20 200 км). GPS-трекеры на космических кораблях могут быть дорогими, и иногда может быть проще/дешевле определить информацию об ориентации из околоземной сети, используя методы, аналогичные описанным выше, с использованием DSN.

Какова точность системы позиционирования?

Это зависит от миссии и целей/требований к управлению ориентацией . Бортовые звездные и солнечные датчики обеспечивают ориентацию космического корабля, как правило, менее чем на градус (иногда при необходимости с гораздо меньшими допусками, например, космические телескопы часто требуют очень высокой точности). Скорость может быть определена с точностью до мм/с (или меньше, если необходимо), а положение может быть известно с точностью до одного километра. Например, орбитальная позиция Кассини должна быть очень хорошо известна ( ≤ 1   к м ) из-за большого количества орбитального мусора вокруг Сатурна .

Другим космическим кораблям в менее опасных условиях требуется менее точная информация об ориентации. Например, космический корабль Wind в настоящее время находится на орбите Земли. л 1 точка и ее положение не обязательно должны быть известны с точностью до 10 км.

Они пролетели миллиарды километров и промахнулись всего на 70 км.

Я не уверен, откуда взялось расстояние в 70 км, потому что Новые Горизонты находились примерно в ~ 7800 км от Плутона и ~ 28 800 км от Харона при максимальном сближении.

Как НАСА определяет положение своих зондов?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v