Efemérides de Horizons: ¿cómo calcularon ese valor de "GM Kepleriano"?

He estado jugando con la biblioteca SPICE de NAIF durante algún tiempo ( CSPICE en particular). Para obtener el vector de estado de un asteroide a partir de sus elementos osculadores, llamo a la función “ conics_c ”. Tengo que proporcionar el conjunto extendido de elementos cónicos donde el octavo de ellos es un parámetro GM (presumiblemente del cuerpo principal). Al revés, para obtener los elementos osculadores de un asteroide a partir de su vector de estado llamando a la función "oscltx_c", también tengo que proporcionar el parámetro GM del cuerpo primario. Para que conste, estoy trabajando con el marco de referencia "ECLIPJ200" y "Solar System Barycenter" (SSB) como observador. Hasta ahora, todo bien.

Desafortunadamente, los datos que recibí no coincidían con los datos proporcionados por el sistema Horizons . En algún momento me di cuenta de mi error. Estaba proporcionando el parámetro GM del baricentro del SOL en lugar del GM del SSB (¿más el conjunto necesario de GM para los asteroides más pesados ​​quizás?). Mientras buscaba en diferentes núcleos para encontrar lo que necesitaba, noté algo extraño.

Cuando solicita un dato de Efemérides de Tipo “ELEMENTOS” con Center SSB (500@0) del sistema de Horizon, dentro del conjunto de resultados hay un parámetro llamado “ Keplerian GM ” con un valor de:

Keplerian GM    : 1.3289051881323761E+11 km^3/s^2 

Cuando reemplacé mis variables con esta instancia particular del GM de SSB, todo encajó.

Luego empiezo a buscar cómo puedo obtener ese valor a partir de los datos proporcionados con los kernels de JPL.

Resulta que la fuente actualizada más reciente de los parámetros de GM para todos los planetas, lunas, sistemas planetarios, sol y asteroides principales podría obtenerse de un archivo llamado gm_Horizons.pck (en el momento en que escribo esto, su última modificación fecha apuntaba a la fecha de "10/01/2020 09:15").

Desafortunadamente, ninguna suma de esos parámetros da el mismo valor que el mencionado en el conjunto de resultados de Horizon. Si sumo todos los GMS para el Baricentro del sistema Planetario + el Sol + los asteroides (que por cierto son 17 en conteos) estoy obteniendo para el SSB:

BODY1_GM + ... + BODY10_GM + BODY2000001_GM + ... + BODY2000704_GM (found inside gm_Horizons.pck) 
= Keplerian GM #1  : 1.3289051872300468e+11 km^3/s^2

Luego probé con la suma del baricentro del Sol + todos los planetas y sus lunas + los asteroides. Me estoy poniendo para el SSB:

BODY10_GM + BODY199_GM + ... + BODY905_GM + BODY2000001_GM + ... + BODY2000704_GM  
= Keplerian GM #2  : 1.3289051879295906e+11 km^3/s^2

Como puede ver, ambos valores difieren del GM Kepleriano dado dentro de los resultados de Horizon.

Entonces mi pregunta es: ¿cómo calcularon ese valor de "GM Kepleriano" y qué estoy haciendo mal?

Cualquier ayuda es apreciada. Gracias.


PD Estos son el resto de kernels que estaba usando para este caso:

gm_Horizons.pck no contiene todas las lunas ni todos los asteroides y ya no es compatible con DE431.
@DavidHammen, tienes razón. Cuando comparo los parámetros de GM para el SOL, algunos planetas y algunos asteroides, proporcionados por ese gm_Horizons.pck wtr con los dados dentro del área de comentarios de de432.bsp y de441.bsp, hay ligeras diferencias.

Respuestas (1)

Aquí hay información sobre ese valor de "Keplerian GM", 1.3289051881323761 mi + 11 k metro 3 / s 2 , de https://ssd.jpl.nasa.gov/?horizons_news

1 de noviembre de 2018:
el parámetro de masa utilizado para calcular los elementos orbitales baricéntricos del sistema solar (el sistema GM dado en el encabezado de salida) incluye la masa del cinturón principal pero NO incluye la masa del cinturón de Kuiper.

Hay más información relevante en el PDF The Planetary and Lunar Ephemerides, DE430 and DE431 de William M. Folkner et al:

Las perturbaciones de 343 asteroides se han incluido en el modelo dinámico. Las órbitas de los asteroides se integraron iterativamente con las posiciones de los planetas, el Sol y la Luna.

El conjunto de 343 asteroides es idéntico al conjunto utilizado en DE421. El conjunto representa el 90 por ciento de la masa total del cinturón principal y contiene los asteroides con los efectos más significativos en la órbita de Marte en términos de amplitud y frecuencia de perturbación [7].

Para DE421, se estimó un número limitado de parámetros de masa de asteroides individuales, y el resto de los parámetros de masa de asteroides se determinaron dividiéndolos en tres clases taxonómicas, estimando una densidad constante para cada clase y usando volúmenes estimados del Satélite Astronómico Infrarrojo (IRAS) observaciones [8].

Para DE430, estimamos el parámetro de masa para cada asteroide individualmente sujeto a valores e incertidumbres a priori para el volumen y la densidad derivados del Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) y el Supplemental IRAS Minor Planet Survey (SIMPS) [9,10] .

Probablemente haya más detalles relevantes en ese documento de 81 páginas.

Entonces (si estoy leyendo estas cosas correctamente), el Horizons SSB GM citado anteriormente incluye una buena estimación de la masa principal del cinturón de asteroides, con los 343 asteroides más significativos modelados como cuerpos individuales.


FWIW, la discrepancia entre ese valor de SSB GM y su Keplerian GM #2, 1.3289051879295906 mi + 11 k metro 3 / s 2 es solo 20.27855 k metro 3 / s 2 , que corresponde a una masa de 3.0384356 mi 20 k gramo , que es aproximadamente un 20 % más pesado que Vesta o un 50 % más pesado que Pallas. Eso no es enorme, pero representa un porcentaje notable de la masa total del cinturón principal. Aquí hay un gráfico de masas de asteroides de Wikipedia :

Masas de los asteroides del cinturón principal


DE440 / 441 incorpora el objeto del cinturón de Kuiper (masa). De The JPL Planetary and Lunar Ephemerides DE440 and DE441 , Park et al (2021):

Se han agregado al modelo perturbaciones de 30 objetos individuales del cinturón de Kuiper (KBO) y un anillo circular que representa el resto del cinturón de Kuiper, modelado como masas de 36 puntos con una masa igual ubicada en 44 au (Pitjeva & Pitjev 2018).

Ese documento contiene una tabla práctica de valores GM para el Sol, la Luna, los planetas y un par de asteroides. FWIW, su GM para el Sol (estimado a partir de DE440) es 132712440041.279419 k metro 3 / s 2

Y en el archivo de noticias de Horizons:

12 de abril de 2021

Debido a la adición de masa KBO en DE440/441, la SSB se ha desplazado unos 100 km, por lo que los usuarios de archivos SPK deben usar una efemérides planetaria consistente con sus archivos SPK de cuerpo pequeño.

Gracias @PM 2Ring por tu explicación. Ese es un buen punto de partida, especialmente el capítulo II.B. Sería aún mejor si pudiera acceder a las últimas "Efemérides planetarias y lunares del JPL DE440 y DE441" disponibles sin tener una cuenta institucional. Parece que lo que necesito es encontrar los núcleos correctos del servidor de NAIF.