Сколько часов каждый день Марс доступен для 2 из 3 комплексов DSN?

Вот краткий ответ на сегодня . Она меняется по мере того, как Земля и Марс движутся по своим орбитам. Этот скрипт можно настроить на другие даты или тела.

Я использовал пакет Python Skyfield , но вы можете извлечь те же углы возвышения из Horizons, они оба используют одну из последних эфемерид разработки .

Сегодня Мадрид-Голдстоун имеет около 4 часов наблюдений с Марсом в 10 градусах над горизонтом, а Голдстоун-Канбера чуть меньше 2 часов. На следующей неделе или в следующем месяце все будет иначе.

10 градусов — произвольный предел, и обычно хочется быть выше этого. Я не проверял аппаратные ограничения. И шум неба увеличивается, и боковые лепестки будут улавливать больше шума земли (оба являются тепловыми шумами) по мере приближения к горизонту. Было бы хуже для очень слабого сигнала в очень глубоком космосе, таком как Вояджеры или Новые Горизонты.

Для получения дополнительной информации о шуме см. документ серии DESCANSO « Системы с низким уровнем шума в сети дальнего космоса».

Из горизонтов

Используйте этот шаблон или аналогичный, используйте ftp или сохраните на диск прямо с веб-страницы:

Из Python/Скайфилд

class Site(object):
    def __init__(self, name, latlon):
        self.name   = name
        self.latdeg = latlon[0]
        self.londeg = latlon[1]

info  = (('Goldstone', (35.426667, -116.89)), ('Madrid', (40.429167, -4.249167)),
         ('Canbera', (-35.401389, 148.981667)))

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from skyfield.api import Topos, Loader, EarthSatellite

halfpi, pi, twopi = [f*np.pi for f in (0.5, 1, 2)]
degs, rads = 180/pi, pi/180

load    = Loader('~/Documents/fishing/SkyData')  # avoids multiple copies of large files

data    = load('de421.bsp')
earth   = data['earth']
mars    = data['mars']
ts      = load.timescale()

print earth.at(ts.now()).position.km   # for no reason at all

hours    = np.linspace(0, 24, 24*12+1)  # 24 hours in 5 minute steps
time     = ts.utc(2018, 12, 6, hours)   # 2018-12-6 

sites = [Site(*thing) for thing in info]
Goldstone, Madrid, Canbera = sites

for site in sites:
    site.topo = earth + Topos(longitude_degrees=site.londeg,
                              latitude_degrees =site.latdeg )
    alt, az, dist  = site.topo.at(time).observe(mars).apparent().altaz()
    site.elevation = alt.radians
    site.azimuth   = az.radians

pairs     = [(sites[i%3], sites[(i+1)%3]) for i in range(3)]
pairnames = [(a.name, b.name) for (a, b) in pairs]

if True:
    plt.figure()
    fs = 16

    plt.subplot(2, 1, 1)

    for site in sites:
        plt.plot(hours, degs*site.elevation)
    plt.plot(hours, np.zeros_like(hours), '-k', linewidth=2)
    plt.plot(hours, 10+np.zeros_like(hours), '-k', linewidth=1)
    plt.text( 0.2, 51, 'Goldstone', fontsize=fs)
    plt.text( 7.0, 65, 'Madrid', fontsize=fs)
    plt.text(16.5, 45, 'Canbera', fontsize=fs)
    plt.xlim(0, 24)
    plt.ylabel('elevation (degs)', fontsize=fs)

    plt.subplot(2, 1, 2)

    for s0, s1 in pairs:
        ok = (degs * s0.elevation > 10) & (degs * s1.elevation > 10)
        plt.plot(hours, ok)
    plt.ylim(-0.1, 1.25)
    plt.xlabel('hours UTC', fontsize=fs)
    plt.ylabel('both evelations > 10 degs', fontsize=fs)
    plt.xlim(0, 24)

    plt.text( 1,   1.05, 'Madrid-Goldstone', fontsize=fs)
    plt.text(16.5, 1.05, 'Goldstone-Canbera', fontsize=fs)

    plt.suptitle('DSN sees Mars 06-Dec-2018', fontsize=fs)
    plt.show()

обновление: вот 2018 календарный год. Логические графики представляют собой конверты для высоты Марса на обоих участках выше 10 градусов. Цветные графики представляют угол возвышения Марса для каждого места.

class Site(object):
    def __init__(self, name, latlon):
        self.name   = name
        self.latdeg = latlon[0]
        self.londeg = latlon[1]

info  = (('Goldstone', (35.426667, -116.89)), ('Madrid', (40.429167, -4.249167)),
         ('Canbera', (-35.401389, 148.981667)))

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from skyfield.api import Topos, Loader, EarthSatellite

halfpi, pi, twopi = [f*np.pi for f in (0.5, 1, 2)]
degs, rads = 180/pi, pi/180

load    = Loader('~/Documents/fishing/SkyData')  # avoids multiple copies of large files

data    = load('de421.bsp')
earth   = data['earth']
mars    = data['mars']
ts      = load.timescale()

print earth.at(ts.now()).position.km   # for no reason at all

hours    = np.linspace(0, 24, 24*12+1)  # 24 hours in 5 minute steps
days     = np.arange(0, 367, 2)  

sites = [Site(*thing) for thing in info]
Goldstone, Madrid, Canbera = sites
names = [site.name for site in sites]

for site in sites:
    site.topo = earth + Topos(longitude_degrees=site.londeg,
                              latitude_degrees =site.latdeg )

pairs     = [(sites[i%3], sites[(i+1)%3]) for i in range(3)]
pairnames = [(s0.name, s1.name) for (s0, s1) in pairs]


big_okays = []
big_elevs = []
for day in days:
    time     = ts.utc(2018, 1, day, hours)   # 2018-12-6 

    elevs = []
    for site in sites:
        site.topo = earth + Topos(longitude_degrees=site.londeg,
                                  latitude_degrees =site.latdeg )
        alt, az, dist  = site.topo.at(time).observe(mars).apparent().altaz()
        site.elevation = alt.radians
        site.azimuth   = az.radians
        elevs.append(np.maximum(0, site.elevation))
    big_elevs.append(elevs)

    okays = []
    for s0, s1 in pairs:
        ok = (s0.elevation > rads*10) & (s1.elevation > rads*10)
        okays.append(ok)

    big_okays.append(okays)

big_okays = np.array(big_okays)
new_okays = np.moveaxis(big_okays, 1, 0)

big_elevs = np.array(big_elevs)
new_elevs = np.moveaxis(big_elevs, 1, 0)

if True:
    xlims = [hours[0], hours[-1]]
    ylims = [days[0],  days[-1]]
    ylims = [days[-1],  days[0]]
    extent = sum([xlims, ylims], [])
    plt.figure()
    for i, (ok, pnames) in enumerate(zip(new_okays, pairnames)):
        plt.subplot(3, 1, i+1)
        plt.imshow(ok, origin='upper', extent=extent, aspect=1./25)
        title = '{}-{}'.format(*pnames)
        plt.title(title, fontsize=16)
    if i == 2:
        plt.xlabel('hours', fontsize=16)
        plt.ylabel('days', fontsize=16)
    plt.suptitle('DSN two-sites Mars both elevs > 10deg', fontsize=16)
    plt.show()

if True:
    xlims  = [hours[0], hours[-1]]
    ylims  = [days[0],  days[-1]]
    ylims  = [days[-1],  days[0]]
    extent = sum([xlims, ylims], [])
    levels = [20, 40, 60, 80]
    plt.figure()
    for i, (elev, name) in enumerate(zip(new_elevs, names)):
        plt.subplot(3, 1, i+1)
        plt.imshow(degs*elev, origin='upper', extent=extent,
                   vmin=0, vmax=90, aspect=1./25)
        plt.colorbar()
        plt.contour(degs*elev, levels=levels, extent=extent,
                    origin='upper', colors='k', aspect=1./25)
        title = '{}'.format(name)
        plt.title(title, fontsize=16)
    if i == 2:
        plt.xlabel('hours', fontsize=16)
        plt.ylabel('days', fontsize=16)
    plt.suptitle('DSN elevation of Mars (degs), \n levels = 20, 40, 60, 80',
                 fontsize=16)
    plt.show()