Является ли NICER/SEXTANT первым гражданским «космическим кораблем», который определяет собственное положение в космосе без GPS или данных, передаваемых по восходящей линии связи?

Компьютеры на борту космического корабля могут определять их положение, используя комбинацию данных, поступающих с земли, а для тех, кто находится ближе к Земле, — GPS/GNSS. (См. этот ответ и этот вопрос для ресурсов).

В статье Science Daily « Рентгеновская навигация может открыть новые горизонты для автоматических космических аппаратов » описывается использование NICER временных данных, собранных с миллисекундных пульсаров с помощью его рентгеновского телескопа, для создания решения для его орбиты вокруг Земли без посторонней помощи. Конечно, он может использовать встроенные эфемериды (для Солнечной системы, а также скорости и эпохи пульсаров) и модель распространения по орбите Земли (что-то вроде SPG4), но я считаю, что ему «завязали глаза» и попросили сгенерировать свою орбиту и реальную модель. положение во времени в нем, используя только рентгеновские лучи.

NICER в настоящее время является полезной нагрузкой на МКС, технически еще не космическим кораблем, и поэтому он действительно определяет орбиту и положение МКС.

Вопрос: Мне интересно, впервые ли гражданская система в космосе точно определила свою орбиту и положение , используя только эфемериды и собственные наблюдения в космосе, без использования передачи данных с наземных станций, GPS или другой искусственно созданной навигации? сигналы?

Я несколько раз упомянул «гражданскую», потому что хотел бы исключить обсуждение межконтинентальных баллистических ракет и т. д., а также инерциальной навигации. Я добавил тег дальнего космоса, потому что полезность рентгеновской навигации особенно важна вдали от Земли, хотя ее, безусловно, можно использовать в экстренных или необычных ситуациях в окололунном пространстве.

Вы можете увидеть несколько изображений NICER (а также видео) в этом и этом вопросе.

Выдержки из статьи, полную статью, безусловно, стоит прочитать для получения дополнительной информации:

Впервые в области технологий группа инженеров НАСА продемонстрировала полностью автономную рентгеновскую навигацию в космосе — возможность, которая может революционизировать способность НАСА в будущем пилотировать автоматические космические корабли в дальние уголки Солнечной системы и за ее пределы.

Демонстрация, которую команда провела в рамках эксперимента под названием Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology, или SEXTANT, показала, что миллисекундные пульсары можно использовать для точного определения местоположения объекта, движущегося в космосе со скоростью тысячи миль в час. -- аналогично тому, как Глобальная система позиционирования, широко известная как GPS, предоставляет услуги позиционирования, навигации и синхронизации пользователям на Земле с помощью группировки из 24 действующих спутников.

«Эта демонстрация является прорывом для будущих исследований дальнего космоса», — сказал руководитель проекта SEXTANT Джейсон Митчелл, аэрокосмический технолог из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Будучи первыми, кто продемонстрировал полностью автономную рентгеновскую навигацию в режиме реального времени в космосе, мы сейчас лидируем».

Эта технология обеспечивает новую возможность навигации в дальнем космосе, которая может работать совместно с существующими радио- и оптическими системами на космических кораблях.

[...]

Демонстрация ко Дню ветеранов

Во время демонстрации SEXTANT, которая состоялась во время праздника Дня ветеранов в 2017 году, команда SEXTANT выбрала четыре миллисекундных пульсара-мишени — J0218+4232, B1821-24, J0030+0451 и J0437-4715 — и приказала NICER сориентироваться, чтобы он могли обнаружить рентгеновские лучи в их широких лучах света. Миллисекундные пульсары, используемые SEXTANT, настолько стабильны, что время прибытия их импульсов можно предсказать с точностью до микросекунд на годы вперед.

В течение двухдневного эксперимента полезная нагрузка произвела 78 измерений для получения данных о времени, которые эксперимент SEXTANT передал в свои специально разработанные бортовые алгоритмы для автономной сборки навигационного решения, которое выявило местоположение NICER на его орбите вокруг Земли в качестве космической станции. полезная нагрузка. Команда сравнила это решение с данными о местоположении, собранными бортовым GPS-приемником NICER.

Цель состояла в том, чтобы продемонстрировать, что система может определять местонахождение NICER в радиусе 10 миль, поскольку космическая станция движется вокруг Земли со скоростью чуть более 17 500 миль в час. По словам Митчелла, в течение восьми часов после начала эксперимента 9 ноября система сошлась в точке в пределах целевого диапазона в 10 миль и оставалась значительно ниже этого порога до конца эксперимента. На самом деле, «большая часть» данных показывала координаты с точностью до трех миль.