Параллельные орбиты вокруг Земли - эффективно?

редактировать: Для целей этого упражнения можно рассмотреть возможность использования трех или четырех идентичных космических аппаратов и использования «лучших двух из трех (или четырех)» для интерферометрии в любой момент времени.

В 1994 году STS-59 и STS-68 летали на космическом радаре , типе радара с синтезированной апертурой (SAR). SAR — это тип интерферометрического радара, в котором информация о фазе (относительно бортового гетеродина) записывается, а интерференционные явления рассчитываются/моделируются в автономном режиме во время анализа. Вместо нескольких антенн записывается несколько наборов данных, когда шаттл или космический корабль находятся в разных, но близких позициях на его орбите.

Два последовательных измерения с интервалом в миллисекунды обеспечивают разделение в направлении орбитального пути, но для получения смещений в перпендикулярном направлении необходимы почти совпадающие наземные орбиты, разделенные длительными периодами времени.

Так в 2000 году был запущен STS-99 с миссией Shuttle Radar Topography . Удлинив вторую антенну на 60 метров от шаттла перпендикулярно траектории орбиты, помехи в этом направлении можно было реализовать с помощью обычной интерферометрии, в то время как анализ данных, подобный SAR, по-прежнему использовался для направления орбиты. ниже : отсюда .

введите описание изображения здесь

Без механического удлинения, если бы 2-я антенна находилась на той же высоте, что и шаттл, и двигалась параллельно, она столкнулась бы с шаттлом на одной четверти орбиты. Это потому, что их орбитальные плоскости пересекаются. Обычных параллельных орбит вокруг сферически-симметричного тела не существует. (Давайте оставим обсуждение экзотических орбит вокруг сигарообразных тел для других вопросов.)

В качестве упражнения, какие виды орбитальных решений существуют, если бы не использовались удлиняющие леса? Предположим, что он слишком сильно качается для гипотетической системы следующего поколения с более короткой длиной волны или что требуется более длинная базовая линия. Предположим также, что вы можете использовать более одной антенны.

Вопрос: Какие орбитальные «уловки» можно использовать, чтобы в любой момент времени по крайней мере одна антенна вращалась примерно параллельно основному космическому кораблю? Разделение не обязательно должно быть постоянным, оно просто должно быть известным/предсказуемым и должно продолжаться как минимум несколько недель.

Примечание: Теперь, когда у нас есть независимо летающие антенны, дополнительная антенна может без проблем лететь впереди основной. Это может или не может устранить необходимость анализа SAR, могут быть и другие преимущества, такие как гораздо большие эффективные базовые уровни. Кроме того, предположим, что между космическими кораблями имеется оптическая связь, так что больше не будет коаксиальных кабелей.

внизу: «Канистра для топографической миссии космического шаттла, антенна» из Смитсоновского национального музея авиации и космонавтики A20040261000d20 .

введите описание изображения здесь

Как насчет того, чтобы просто поставить антенну на одну и ту же орбиту впереди или сзади? Разделяющее расстояние будет оставаться постоянным (с очень небольшими поправками на удержание), а направление будет постоянным во вращающейся относительно поверхности системе отсчета.
Для 2D-изображения нужны данные в обоих направлениях. Я попытался осветить это в вопросе; стрела является улучшением по сравнению с данными сшивания из разных проходов.
Имеет ли значение, если эта вторая антенна немного сдвинется, если ее положение относительно шаттла известно очень хорошо?
@ Стив, для целей моего текущего вопроса об орбитальных методах, нет! « Разнос не обязательно должен быть постоянным, он просто должен быть известен/предсказуем ...» В реальном радиолокационном картировании это также будет в некоторой степени верным, но может зависеть от скорости и/или частотного спектра относительное движение. Но это был бы другой вопрос. Для этого вопроса давайте предположим, что все спутники имеют набор навигационных приборов, включая некоторую комбинацию относительной GPS, чувствительных акселерометров/гироскопов и лазерных интерферометров между каждой парой космических аппаратов.
Предполагая, что LEO, баланс дельта-v для удержания станции будет составлять около 0,5 м / с в неделю, чтобы компенсировать атмосферное сопротивление. С аналогичным избыточным бюджетом дельта-v вы, вероятно, могли бы сохранить его позицию. Вероятно, с прерывистыми срабатываниями между измерениями.
«Обычных параллельных орбит вокруг сферически-симметричного тела не существует». Нестандартное решение — орбита с постоянным питанием. У ракет заканчивается топливо, а у солнечного паруса нет. Ч. Р. Макиннес обсуждает смещенные орбиты в своем тексте «Solar Sailing». Я построил пример, но не смог отправить рисунок с текстом.
@MBM звучит очень интересно! Пожалуйста, рассмотрите возможность публикации ответа, даже если это только текст. Если вы включите ссылку на расположение изображения или описание, где кто-то еще может помочь его получить, я уверен, что мы найдем способ помочь вам добавить его. Если это убедительно, я добавлю для вас новую награду. Спасибо!

Ответы (2)

Вы можете использовать основной спутник с двумя дочерними. Вспомогательные используют орбиты той же формы, что и основная орбита, но в плоскости, имеющей небольшой угол относительно основной (плюс минимальная разница в высоте для предотвращения столкновений). Точка пересечения субмарины 1 с основной орбитой должна находиться на расстоянии 90 градусов от точки пересечения субмарины 2 с основной орбитой.

С двумя сабвуферами у вас всегда будет тот, который находится более чем на половине максимального расстояния от основного.

Если вы смотрите перпендикулярно плоскости орбиты, а не радиально наружу, вы можете расположить вторичный датчик на более низкой орбите на выбранное вами расстояние d . Он будет дрейфовать впереди корабля примерно на 3 pid на каждом витке. Для НОО он движется вперед примерно на одну десятую секунды за орбиту. Таким образом, изображения с вторичного датчика немного раньше, чтобы позиции на орбите совпадали.

Для орбиты 7000 км у вас есть ~ 100 орбит в неделю. При расстоянии 60 м это составляет 7,5 секунд разделения в неделю. Вы всегда можете компенсировать это коррекционными прожигами между измерениями или запуском нового датчика, когда первый находится слишком далеко. вероятно, идеальной конфигурацией была бы привязанная к приливу привязь, но это не решает вопрос.

Очевидным недостатком этой конфигурации является то, что вы получаете более ограниченный обзор неба.

Я дам это немного, хотя, это отличная идея! Проблема заключается в том, что радиальное разделение может не дать интерферометрической информации о поперечном с высоким разрешением. Обычно именно разделение перпендикулярно направлению лучей позволяет работать интерферометрии. Я посмотрю на это. Мне очень нравится метод, который вы описываете в своем комментарии - можете ли вы дважды проверить математику, и если она работает, возможно, стоит добавить ее здесь или в качестве второго ответа?
Насколько я могу судить, радиальное смещение здесь не помогает. Небольшое радиальное смещение (десятки метров) на высоте 400 000 метров дает почти идентичный отраженный сигнал. Вот почему смещение, показанное в вопросе, является поперечным (боковым).
Я думаю, вы неправильно понимаете мое предложение. В исходной версии все четыре точки находятся внутри одной сферы, и, таким образом, ваш «прицел» направлен радиально наружу. В моей предложенной конфигурации четыре точки находятся в одной орбитальной плоскости, поэтому ваш «прицел» перпендикулярен орбитальной плоскости или, что то же самое, параллелен оси вращения. Поэтому я упомянул более ограниченный обзор неба, поскольку на всей орбите телескоп ограничен одними и теми же двумя векторами, а не вращается на 360 градусов.
Итак, как я описал в вопросе, космический корабль уже в цифровом виде хранит измерения вдоль трассы и выполняет синтетическую интерференцию соседних точек вдоль трассы в программном обеспечении , отсюда и название «радар с синтезированной апертурой». Я спрашиваю о записи данных во втором направлении; с близлежащего перекрестка или из самолета.
Вам все еще не хватает того, что я пытаюсь сказать. Я не могу придумать способ лучше передать это без диаграмм, которые было бы очень трудно нарисовать от руки, поэтому я думаю, что сдаюсь. Похоже, что другой ответ дал удовлетворительные ответы, поэтому понимание этого ответа в любом случае не так важно.
Извините, я не понимаю вашей мысли. Я хотел бы перепроверить, понимаете ли вы, что «вперед» не помогает, потому что SAR уже использует данные, записанные за несколько секунд до и после, в качестве своей стандартной функции, а данные «сбоку», которые я спрашивать здесь.
Да, я понимаю. Пусть X будет вектором в направлении движения, Y вектором, указывающим в сторону от центра Земли, и Z, ортогональным им обоим. В стандартной настройке вы получаете смещение по X с задержкой по времени и смещение по Z с помощью поперечного пути, стрелы или решения Хоббса. Это дает вам «телескоп», направленный в направлении Y. В моем предложении вы получаете смещение по X с временной задержкой и смещение по Y со спутником на более низкой / более высокой орбите. Это дает вам «телескоп», направленный в направлении Z.
Хорошо, проблема в том, что радару не на что смотреть в направлении Z. Вот два момента, которые следует учитывать; 1) это радар, значит там должно быть что-то и относительно близко, чтобы отражать обратно передаваемый сигнал радара. Это не телескоп, принимающий внешние сигналы. 2) Использование радара здесь для картирования поверхности Земли в высоком разрешении, поэтому в этих координатах представляет интерес только отрицательное направление Y. Вот почему он называется « Топографическая миссия шаттла с радаром » . Это топография Земли, которая отображается отраженными назад радарными сигналами.
Извините, тогда вся эта путаница была моей ошибкой, вместо этого я думал о радиотелескопах с синтезированной апертурой.
Без проблем! Всегда приятно обсуждать такие вещи, вы заставили меня задуматься об этом еще сильнее! :-)
Параллельные орбиты вокруг Земли - эффективно?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 14v