В этом ответе подробно описаны некоторые требования, которые необходимо выполнить, если запланированная исследовательская миссия 1 системы космического запуска должна быть оценена людьми.
Я еще больше сократил этот усеченный список из документа « Требования к человеческому рейтингу для космических систем » до четырех пунктов, в которых упоминается автономная работа в случае какого-то конкретного катастрофического события.
Предположим, что произошло надуманное гипотетическое катастрофическое событие, которое заблокировало телеметрию и любую GNSS-систему. от Земли и внес небольшие, но неопределенные изменения курса по мере приближения космического корабля к Луне. Здесь «неопределенный» означает, что по какой-то причине отличная инерциальная система наведения не смогла точно зарегистрировать какой-то значительный импульс тяги.
Вопрос: Какую естественную навигационную информацию может использовать навигационная система для автономного и безопасного облета Луны и возвращения на Землю для безопасного и успешного входа в атмосферу и посадки?
примечание: сценарий не предназначен для того, чтобы быть реалистичной ситуацией, а только для того, чтобы подготовить почву для гипотетического вопроса; если космический корабль внезапно окажется в системе Земля-Луна, сможет ли он определить вектор своего состояния и перейти к посадке без «помощи».
На ум приходят камеры + обработка изображений, но они должны быть тщательно откалиброваны, чтобы обеспечить возможную регенерацию точных векторов состояния. Также приходит на ум радиолокационная синхронизация лунной поверхности во время близкого прохода. Достаточно ли они точны, чтобы выполнить безопасный повторный вход, или требуется больше?
Я пытаюсь понять, какая естественная навигационная информация доступна в окололунном пространстве , которая облегчила бы 100% автономное планирование космического корабля и выполнение безопасного возвращения, если бы искусственные данные с Земли (телеметрия, GNSS и т. д.) не были доступны и инерциальное наведение исторические данные были несовершенны.
Исправления GNSS потенциально периодически доступны для космических аппаратов в окололунном пространстве, см. ответы, связанные с этим , этим и этим вопросом.
3.2 Требования безопасности системы (чрезвычайно «обрезанное» их подмножество)
[...]
3.2.11 Пилотируемая космическая система должна обеспечивать возможность автономной работы системных и подсистемных функций, потеря которых может привести к катастрофе (Требование 58576).
[...]
а также
3.6 Требования к выживанию/отмене экипажа
[...]
3.6.2 Системы околоземной орбиты
3.6.2.1 Пилотируемая космическая система должна обеспечивать возможность автономного прекращения миссии с околоземной орбиты путем наведения и выполнения схода с орбиты до безопасной посадки на Землю (Требование 58625).
3.6.3 Земля – лунные системы транзита и лунной орбиты
3.6.3.1 Пилотируемая космическая система должна обеспечивать возможность автономного прекращения полета при прохождении Луны и с лунной орбиты путем безопасного возвращения на Землю (Требование 58627).
3.6.4 Системы спуска на Луну
3.6.4.1 Пилотируемый космический комплекс должен обеспечивать возможность автономного прекращения спуска на Луну и выполнения всех операций, необходимых для безопасного возвращения на Землю (Требование 58629).
[...]
Оптической навигации было бы более чем достаточно. Изображения Луны и Земли на фоне ключевых звезд, часы и компьютер — все, что вам нужно. У «Аполлона» была такая система в качестве резервной, которая использовалась для проверки результатов слежения за землей.
Это секстант Аполлона:
Определение «автономный» в документе:
Автономность: Способность космической системы выполнять операции независимо от каких-либо наземных систем. Это включает в себя отсутствие связи или поддержки в реальном времени с центром управления полетами или другими системами Земли.
Таким образом, определение орбиты действительно должно быть возможным с использованием только бортовых ресурсов. Хотя вам нужно иметь возможность смотреть на Землю, надеюсь, сама Земля не считается земной системой.
Дэвид Хаммен
ооо