Как оценивается пролетное расстояние?

Космический корабль New Horizons совершил облет 134340 Плутона и 486958 Аррокота в 2015 и 2019 годах соответственно. Орбиты этих спутников не были известны с километровой (а может быть, и тысячекилометровой) точностью до пролета. По оценкам после пролета минимальное расстояние для пролета составляет ~ 12 500 км до поверхности Плутона и ~ 3 500 км до поверхности Аррокота. Космический корабль не имеет на борту радиовысотомера (или других излучателей, кроме земных коммуникаторов).

Как рассчитываются расстояния от космического корабля до пролетающих объектов?

Оценка будет получена из моделирования траектории, но это не кажется удовлетворительным...

Это хороший вопрос; Масса Аррокота до сих пор неизвестна, так что это не может быть гравитационное отклонение.
А как насчет триангуляции с использованием серии изображений пролета вместе с траекторией космического корабля? Измерения углов могут быть выполнены с использованием фоновых звезд в качестве эталона. Траектория «Новых горизонтов» может быть измерена с использованием данных о задержке и доплеровском сдвиге по линии связи «вниз».

Ответы (1)

Оценка будет получена из моделирования траектории, но это не кажется удовлетворительным...

Почему это не кажется очень удовлетворительным? Именно так и делалось много раз.

С точки зрения оперативной группы «Новые горизонты» , им не нужно было знать, где были Плутон или Аррокот 100 лет назад или где они будут через 100 лет. Им нужно было знать

  • Когда «Новые горизонты» максимально приблизится к цели,
  • На каком расстоянии это произойдет,
  • Насколько это отклонялось от желаемого результата, и
  • Какие минимальные маневры коррекции траектории позволили бы исправить отклонение.

Погрешность была очень небольшой, ошибка не более 150 секунд (одна сигма) для времени наибольшего сближения и не более 100 километров для расстояния наибольшего сближения. Неопределенности даже в лучших доступных эфемеридах Солнечной системы и системы Плутона не могли удовлетворить эти потребности. Ситуация с Аррокотом была еще хуже.

То, что у «Новых горизонтов» не было радиовысотомера, не имело значения; радарный высотомер не помог бы. К тому времени, когда «Новые горизонты» подберутся достаточно близко, где радарный высотомер был бы полезен для измерения расстояния, было бы слишком поздно что-либо предпринимать. Что было полезного у New Horizons, так это камеры.

New Horizons был выведен из режима гибернации задолго до встречи с Плутоном и Аррокотом (более шести месяцев для Плутона и более четырех месяцев для Аррокота). В эти моменты машина начала делать серию снимков цели. Передаваемые изображения в сочетании с оценками положения и скорости New Horizons позволили навигационной группе на Земле обновить свою оценку орбиты цели, уделив особое внимание краткосрочной точности.

По пути команда штурманов много раз моделировала траектории движения корабля и цели.

Навигационная группа использовала тот же метод для оценки времени и расстояния до цели при максимальном сближении после пролета. Единственная разница между результатами до и после полета заключается в том, что

  • Состояние навигации после пролета включало изображения как до, так и после пролета (в том числе некоторые из очень близкого к самому близкому сближению), и
  • Послепролетная оценка времени и расстояния при максимальном сближении является интерполированным, а не экстраполированным результатом.

Сочетание вышеперечисленного неизбежно сделало оценки времени и расстояния наибольшего сближения после пролета более точными, чем оценки до пролета, но основной метод остался прежним.

Первоисточник: Williams, B., et al. «Стратегия навигации и результаты подхода New Horizons и облета системы Плутона». Конференция специалистов по астродинамике AAS/AIAA Vale, CO. 2015.

Конференция, на которой был представлен этот документ, неофициально известна как конференция GN&Ski. Проводится один раз в год, зимой и на горнолыжном курорте. Утренние конференции начинаются смехотворно рано, а дневные конференции продолжаются до вечера. Но между утренней и дневной сессиями есть приятный длинный перерыв, который дает посетителям немного времени, чтобы покататься по склонам.

Я все еще «неудовлетворен» тем, что окончательные реконструированные числа для наибольшего сближения с 486958 Аррокот получены только в результате моделирования траектории без использования данных изображений, полученных космическим кораблем во время пролета. Эти фотографии содержат как объект, так и фоновые звезды, и их относительное положение меняется от одного кадра к другому.
@uhoh - Изображения использовались для точной настройки пролета Плутона и Аррокота. То, что они использовались людьми и многочисленными мощными компьютерами на Земле, а не жалким компьютером в транспортном средстве, было очень преднамеренным. Не было бы никакой пользы от размещения этого интеллекта в машине, и цена была бы огромной.
Я почти уверен, что ОП спрашивает, как были сделаны «оценки после пролета», а не до пролета, поскольку он использует именно эти слова. И мне все еще трудно поверить, что эти снимки с пролета не давали более точной оценки фактического расстояния пролета (оценка после пролета), чем планы траектории до пролета. Когда вы говорите о тонкой настройке пролетов, это до, а не после.
@uhoh - я не говорил и не подразумевал, что использование изображений после пролета не улучшило бы оценку времени и состояния ближайшего сближения. Конечно, наличие изображений, охватывающих максимальное сближение, улучшило бы оценки самого близкого сближения. Интерполяция почти всегда лучше экстраполяции. Я обновил свой ответ на этот счет.
Как оценивается пролетное расстояние?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v