¿Cómo determinó la NASA la distancia y la velocidad de la Voyager 1?

Aquí hay un buen tutorial sobre la navegación de vehículos del espacio profundo. Los dos tipos de datos principales que se utilizan son el Doppler bidireccional (que utiliza una referencia de reloj atómico en la estación DSN, con la frecuencia bloqueada y enviada de vuelta a la Tierra por la nave espacial), que proporciona el componente de velocidad a lo largo de la línea Tierra-nave para mejorar que 0,1 mm/s, y alcance (envío de una señal de pseudo-ruido que es inmediatamente reflejada por la radio de la nave espacial), que da la distancia desde la estación DSN a la nave espacial a menos de un metro. Aunque esto solo le brinda un componente de posición y un componente de velocidad, puede usar muchas de estas mediciones de alta precisión a lo largo del tiempo combinadas con las restricciones de movimiento en el campo de gravedad del Sol y los planetas para resolver los otros componentes de posición. y velocidad

Existe otro tipo de datos, que se utiliza con menos frecuencia, que consiste en utilizar dos estaciones DSN muy separadas (es decir, en dos complejos diferentes en la Tierra) y un cuásar de posición conocida para determinar la posición aparente de la nave espacial con interferometría. Esto puede determinar la posición angular de la nave espacial en la proyección de la línea de base entre las dos estaciones con una precisión de unos pocos nanorradianes, lo que le permite resolver inmediatamente para un componente más. Es más caro y, por lo tanto, generalmente se usa cuando se requiere una mayor precisión en un tiempo más corto, por ejemplo, en la aproximación a Marte para apuntar con precisión a un lugar de aterrizaje.

La distancia es bastante fácil para algo tan lejano. Envías un comando al satélite y ves cuánto tarda en responder. El tiempo que tarda en responder multiplicado por la velocidad de la luz es la distancia a la que se encuentra de la Tierra.

Además, la velocidad es igualmente fácil. Si un día son exactamente 17 horas luz y al día siguiente son 17 horas y 10 segundos, tienes una distancia y la cantidad de tiempo entre los dos puntos. Divida uno por el otro, y tendrá la velocidad a la que va la nave espacial.

De acuerdo, si le preocupa que esas mediciones sean precisas, hay otro método de uso frecuente, el cambio Doppler. Cuanto más rápido algo se aleje de ti, menor parecerá ser su frecuencia. Si el receptor es lo suficientemente estable, esto se puede usar para determinar su velocidad relativa, que se puede usar para encontrar la velocidad.