¿Con qué precisión conocemos la masa de la ISS?

Todo el mundo sabe que en el espacio cada gramo cuenta. Saber cuánta masa tiene un objeto orbital es necesario para cálculos de movimiento precisos.

Entonces, ¿con qué precisión conocemos la masa de la ISS? Estoy seguro de que podemos estimar su peso en unas pocas docenas de kilogramos. Pero hay muchas cosas que entran y salen y es posible que incluso se estén filtrando un poco. ¿Cuánto esfuerzo se pone en la contabilidad de la masa de la ISS? Para aclarar, estoy hablando de todo lo que está en o dentro de la ISS en este momento, incluidas las personas, la carga o las naves espaciales conectadas.

¿Y qué precisión se necesita para mantener la ISS en funcionamiento? Si no pudiéramos lograr esa precisión, ¿qué problemas habría para operar la ISS?

Creo que la precisión está por debajo de 1g.
@peterh Si tiene alguna fuente para eso, ¿puede agregar una respuesta?
Ahora no, alrededor de las 20:00 UTC intentaré cavar un poco.
Estoy bastante seguro de que, según la redacción de la pregunta, el OP está más interesado en la precisión con la que se conoce la masa, en lugar de la cantidad de decimales con los que se expresa la suma.
@peterh: La ISS está expulsando gases al espacio, la precisión no puede ser inferior a 1 g.
@Uwe Ok, pero posicionar la estación (tanto en trayectoria como en orientación por giros) es algo muy costoso, por lo que probablemente requiera cálculos muy precisos, y estos requieren datos de entrada muy precisos. Y el cálculo de la masa probablemente podría hacerse fácilmente midiendo las fuerzas en la estación y calculando sus aceleraciones. Por ejemplo, si hay una maniobra de corrección orbital, se debe saber con mucha precisión, cuánto tiempo se debe hacer y requiere saber la masa de la ISS con precisión. Tal vez también sea suficiente un conocimiento no muy preciso, y la propulsión al final del
Las maniobras de corrección orbital de @Uwe podrían activarse, si se ha alcanzado el vector de velocidad requerido (creo que la velocidad de la ISS se puede medir con mucha precisión, tal vez con una precisión de $\frac{cm]{s}$, con interferometría). Pero es solo mi estimación, espero que pronto aparezca una buena respuesta.
Los cambios de velocidad se pueden medir con mucha precisión, pero el empuje no se conoce con la misma precisión. Por lo tanto, no es posible calcular la masa con una precisión muy alta a partir del cambio de empuje y velocidad.
En la Tierra, todo el material que va a la ISS puede pesarse con buena precisión antes del lanzamiento. Pero la masa de toda la basura extraída de la ISS no se pudo medir con precisión en gravedad cero. También hay gases ventilados por la ISS. Por lo tanto, la masa total real de la ISS solo se pudo determinar con baja precisión.
@peterh: Durante al menos varias décadas, estas cosas se realizan utilizando algoritmos adaptativos que aplican "tanto como sea necesario" de empuje y par, basándose en estimaciones aproximadas de entrada y la respuesta del sistema a ellos actuando. Durante el reinicio, en lugar de acelerar durante un número preestablecido de segundos en un ángulo de cardán preestablecido que lleva el centro de empuje a través del centro de masa y un empuje preestablecido, comienza a acelerar, gira el cardán para detener y eliminar cualquier giro que haya causado inicialmente. y sigue grabando hasta que la telemetría diga que estás en la órbita correcta.

Respuestas (1)

Hablé con Mike Lammers, el Director de Vuelo de la ISS y le pregunté sobre la incertidumbre masiva de la ISS; mencionó que es ±5000kg o alrededor del 1% de la masa total de 411,000kg.

La mayor parte de la incertidumbre proviene de los desechos que regresan a la tierra. Cada vehículo de carga vuelve a bajar con toneladas de carga y basura. No hay báscula en la ISS, por lo que, a medida que la tripulación llena las bolsas de transferencia de carga con espuma descartada, basura mojada, comida sin usar, ropa vieja, equipos viejos, etc., hay algunas densidades supuestas de las bolsas, y nadie las conoce mejor que ±10%.

Conocer la distribución masiva en la ISS no es tan crítico; la masa tiene el efecto más significativo en el reinicio. Sin embargo, la mayoría de los reinicios utilizan una guía de circuito cerrado, por lo que los sistemas de guía corrigen cualquier discrepancia y la masa se actualiza al observar el rendimiento del reinicio.

La distribución masiva tampoco es muy importante ya que la estación espacial no tiene requisitos de orientación muy estrictos. Los sistemas a bordo están diseñados para ser resistentes al error, principalmente porque la tripulación puede mover toneladas de carga en la estación espacial y el brazo robótico puede moverse, etc.

Sin embargo, la distribución masiva es crítica para los vehículos que ingresan a la atmósfera, tanto tripulados como no tripulados.

¡ Muy buena y muy sorprendente respuesta! Alguna información ligeramente relacionada en las respuestas a ¿Algún sitio rastrea la masa de la ISS? donde se informó que la masa en junio era de 417.501,56 kg, ocho dígitos de precisión
He estado pensando en "... y la masa se actualiza al observar el rendimiento de reinicio". Esto suena un poco como decir que la masa de la ISS se mide mirando el delta-v para un tiempo de combustión dado o una cantidad dada de combustible quemado y asumiendo un motor Isp. ¿Es éso lo que está pasando?
Según tengo entendido, la posición de la ISS se conoce a más de 3,000 pies. Supongo que conocen la confianza que están produciendo con cierta precisión, combinada con el Delta-V medido, podría derivar la masa.
@Mark Omo: ¿Pero con qué precisión se conoce el empuje? ¿Alrededor del 5 %, 2 % o incluso mejor que el 1 %?
@Uwe no tengo idea de que ambas preguntas suenan como buenas candidatas para una nueva pregunta
@uhoh, entiendo lo que está diciendo, toda la información en la respuesta provino directamente de Mike Lammers, incluida la parte sobre la actualización de la masa desde el reinicio
@MarkOmo está bien, tiene razón, podría ser la base de una nueva pregunta. Si la masa de la ISS realmente solo se conoce en un 1%, entonces es posible, eso no es inconsistente. Principalmente solo quería comprobar que eso es lo que querías decir. ¡Gracias!
¿Con qué precisión conocemos la masa de la ISS?
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