Apuntando la antena de la nave del espacio profundo

Para apuntar una antena a la Tierra, ¿cómo encuentran las naves espaciales no tripuladas su propia orientación (posición xyz en el espacio, en qué dirección vuela y en qué dirección apunta la antena)? ¿Están usando una 'cámara' para mirar las estrellas? ¿Necesitan una lente de telescopio y tubos largos para obtener una buena ampliación de imagen y resolución angular?

¿Cómo pueden moverse/guiar/girar por sí mismos? ¿Están usando ruedas de reacción, que funcionan con energía eléctrica ilimitada o usando propulsores de chorro de gas de suministro limitado?

Sí, usan "cámaras para mirar estrellas", exactamente. Como se mencionó, echa un vistazo al destacado sitio de SpaceExploration.

Respuestas (1)

Las naves espaciales usan un rastreador de estrellas para encontrar su orientación (actitud).

Aquí hay un ejemplo aleatorio :

Rastreador de estrellas Terma

Dimensiones y masa:

  • Cámara 120 por 120 por 33 mm, 1,0 kg
    (nota: la óptica sobresale 58 mm dentro del deflector)
  • Procesador 245 por 165 por 29 mm, 1,2 kg

Ejemplos de deflectores:

  • 30º (exclusión solar), Ø234 por 346 mm, 800 g
  • 45º (exclusión solar), Ø167 por 203 mm, 470 g
  • 60º (exclusión solar), Ø160 por 211 mm, 530 g

Por lo tanto, la cámara y la lente son diminutas, solo necesitan un pequeño parasol (deflector) para funcionar correctamente.

Precisión:
- <1 arco-segundo RMS cabeceo, guiñada
- <5 arco-segundo RMS alabeo

Las naves espaciales usan propulsores, ruedas de reacción o ambos para controlar su actitud. Los propulsores tienen una cantidad finita de propelente, pero pueden ser más confiables que las ruedas de reacción. Para misiones a largo plazo (incluidas misiones en el espacio profundo como New Horizons), los propulsores se eligen comúnmente.

Editar : la precisión es mucho mejor de lo que se necesita para apuntar la antena.

Tenga en cuenta que la resolución angular no tiene que ser particularmente buena para que esto funcione, porque las antenas de radio no tienen que apuntar con precisión perfecta. Las primeras sondas espaciales usaban rastreadores de estrellas similares con una pequeña cantidad de fotocélulas individuales en lugar de una matriz CCD moderna.
¿La antena 'típica' de alta ganancia para estas naves espaciales tiene un ancho de haz de 1 grado más o menos a 10 GHz? Este ejemplo es de 1 grado, en.wikipedia.org/wiki/… Si el 'ojo' solo proporciona una precisión básica, ¿mueven la antena en un 'patrón de barrido' mientras escuchan una baliza constante desde la Tierra? Igual que colocar una antena de SatTV en el techo por parte de un humano barriendo la mano alrededor de una orientación aproximada inicial prevista?
El rastreador de estrellas es mucho más preciso que 1 grado, he agregado algunos datos a mi respuesta. 1 segundo de arco es 1/3600 grados, por lo que no es necesario hacer un barrido.
¿Necesita rastreadores de una, dos o tres estrellas en el plano de la nave xyz? ¿Son generalmente enfriados eléctricamente o de otra manera, de modo que puedan hacer una exposición prolongada y ver muchas estrellas más oscuras? ¿Cuánto tiempo de exposición se necesita para ver una cantidad suficiente de estrellas, dado que la lente es pequeña y capta luz limitada? Cuando la nave está cerca de la Tierra, ¿qué tan caliente puede llegar a estar la nave como resultado del brillo del sol? Cuando está lejos de la Tierra, ¿solo unos pocos grados K? Para la cámara de misión grande típica y el rastreador de estadísticas pequeño, ¿los cambios de dimensión térmica son lo suficientemente grandes como para requerir un mecanismo de "cambio de enfoque motorizado"?
Solo necesitas un rastreador de estrellas. Hasta donde yo sé, los rastreadores de estrellas no tienen refrigeración activa. La tasa de actualización del ejemplo vinculado es de 4 Hz, por lo que la exposición es inferior a 250 ms.
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