Navegación autónoma para misiones en el espacio profundo

La navegación autónoma comenzó en las primeras fases de la exploración del espacio profundo como una disposición para lograr precisión en la orientación y el enfoque de planetas/satélites naturales, donde las precisiones de seguimiento de radio eran bajas, y los datos de efemérides no alcanzaban las marcas de precisión. AutoNav y OpNav fueron los sistemas iniciales utilizados por DS1, New Millenium y Cassini, entre otros.

Estas técnicas autónomas empleaban una cámara que escaneaba el cuerpo primario con un fondo inercial de estrellas fijas. Básicamente, para encontrar la posición de la nave espacial. Desde entonces, se han desarrollado varios sistemas autónomos.

Ahora, para la determinación de la órbita, la información del estado total (vector de velocidad y posición en un marco de referencia) es una necesidad primordial.

Entonces, por lo que puedo decir, cada una de las técnicas autónomas, si se emplea para una misión en el espacio profundo, requeriría el apoyo de Deep Space Networks para la determinación de la velocidad. ¿Es tan? ¿Existen otras disposiciones (métodos, geométricos u otros) para determinar la velocidad o cualquier componente de la velocidad de forma autónoma a bordo?

¿Estás seguro de que has marcado esta pregunta?: space.stackexchange.com/questions/942/…
Al diferenciar su posición, obtiene el vector de velocidad.
Las mediciones de desplazamiento Doppler de docenas de cuásares también pueden ayudar un poco.

Respuestas (1)

Las posiciones a lo largo del tiempo se pueden usar para determinar la velocidad, no solo de la manera obvia sino con mayor precisión que usando un modelo del campo de gravedad en el que se mueve la nave espacial, dominado por el Sol para vehículos del espacio profundo.

Es posible desarrollar un sistema para navegar un vehículo en el espacio profundo de forma totalmente autónoma, usando solo una cámara para datos y diseñando sus propias maniobras o sus propios perfiles de empuje de iones a bordo para lograr un objetivo.

Me imagino que veremos un uso común de esta capacidad cuando tengamos cientos de vehículos en el espacio profundo. Cuando tenemos algo más cercano a una docena, como lo tenemos ahora, no es oneroso usar un seguimiento radiométrico (superpreciso) y maniobras de diseño en tierra. Entonces eso es lo que hacemos ahora, lo que da mayor tranquilidad.

"Las posiciones a lo largo del tiempo se pueden usar para determinar la velocidad, no solo de la manera más obvia, sino de manera más precisa que usando un..." Si pudiera saber más al respecto porque supongo que no se usan solo las mediciones de posición diferencial para determinación de la velocidad. ¿Algún documento/referencias?
Para empezar, vea el Problema de Lambert . En el caso simple del movimiento en el campo gravitatorio de un solo objeto (por ejemplo, el Sol), dadas dos posiciones y el tiempo entre ellas, se puede determinar la órbita. De manera más general, consulte Determinación de la órbita . Al hacer este tipo de cosas, uno debe seguir muy de cerca cómo las incertidumbres en la observación se propagan a incertidumbres en la solución.
Hablando del problema de Lambert, vemos que restringe la "dinámica de trayectoria/órbita" al problema de dos cuerpos. ¿Qué pasaría si estuviéramos explotando dinámicas de tres o cuatro cuerpos para un diseño de trayectoria?
Luego ajustas la trayectoria numéricamente con todos los campos de gravedad. Puede usar la solución de Lambert para el cuerpo dominante como suposición inicial.