Órbitas paralelas alrededor de la Tierra, ¿efectivamente?

editar: para los fines de este ejercicio, se podría considerar usar tres o cuatro naves espaciales idénticas y usar las "mejores dos de tres (o cuatro)" para la interferometría en un momento dado.

En 1994, STS-59 y STS-68 volaron con un radar de imágenes espaciales , un tipo de radar de apertura sintética (SAR). SAR es un tipo de radar interferométrico en el que se registra la información de fase (relativa al oscilador local integrado) y los fenómenos de interferencia se calculan/simulan fuera de línea durante el análisis. En lugar de múltiples antenas, se registran múltiples conjuntos de datos con el transbordador o la nave espacial en posiciones diferentes pero cercanas en su órbita.

Dos mediciones secuenciales separadas por milisegundos proporcionan la separación en la dirección de la trayectoria orbital, pero son necesarias órbitas de trayectoria terrestre casi coincidentes separadas por largos períodos de tiempo para obtener desplazamientos en la dirección perpendicular.

Entonces, en 2000 , STS-99 se lanzó con la Misión de topografía de radar del transbordador . Al extender una segunda antena a 60 metros del transbordador perpendicular a la trayectoria de la órbita, la interferencia en esta dirección podría implementarse con interferometría convencional, mientras que el análisis de datos similar al SAR todavía se usaba para la dirección de la órbita. abajo: desde aquí .

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Sin la extensión mecánica, si la segunda antena estuviera a la misma altura que el transbordador y se moviera en paralelo, chocaría con el transbordador en un cuarto de órbita. Esto se debe a que sus planos orbitales se cruzarían. No existen órbitas paralelas convencionales alrededor de un cuerpo esféricamente simétrico. (Dejemos la discusión de órbitas exóticas alrededor de cuerpos con forma de cigarro para otras preguntas).

Como ejercicio, ¿qué tipo de soluciones orbitales existen si no se usara el andamio de extensión? Supongamos que se movió demasiado para un hipotético sistema de longitud de onda más corta de próxima generación, o que se deseaba una línea de base más larga. Suponga también que podría utilizar más de una antena.

Pregunta: ¿Qué "trucos" orbitales podrían usarse para proporcionar al menos una antena que orbite aproximadamente en paralelo a una nave espacial principal en cualquier momento? La separación no tiene que ser constante, solo necesita ser conocida/predecible, y debe seguir funcionando durante al menos unas semanas.

nota: ahora que tenemos antenas que vuelan de forma independiente, una unidad adicional podría volar por delante de la principal sin problema. Eso puede o no eliminar la necesidad de un análisis SAR, puede haber otros beneficios, como las líneas de base efectivas mucho más grandes. Además, suponga enlaces ópticos entre naves espaciales, por lo que no más cables coaxiales.

a continuación: "Recipiente de la misión de topografía de radar del transbordador espacial, antena" del Museo Nacional del Aire y el Espacio Smithsonian A20040261000d20 .

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¿Qué tal si ponemos la antena en la misma órbita por delante o por detrás? La distancia de separación permanecerá constante (con correcciones de mantenimiento de posición muy pequeñas) y la dirección será consistente en el marco giratorio relativo a la superficie.
Las imágenes 2D necesitan datos en ambas direcciones. He tratado de cubrir esto en la pregunta; la pluma es una mejora con respecto a los datos de cosido de diferentes pasadas.
¿Importa si esa segunda antena se mueve un poco, siempre que se conozca muy bien su ubicación en relación con el transbordador?
@Steve para los propósitos de mi pregunta actual sobre técnicas orbitales, ¡no! " La separación no tiene que ser constante, solo necesita ser conocida/predecible ..." En una aplicación real de mapeo de radar eso también será cierto hasta cierto punto, pero puede depender de la velocidad y/o el espectro de frecuencia de el movimiento relativo. Pero esa sería una pregunta diferente. Para esta pregunta, supongamos que todos los satélites tienen un conjunto de instrumentación de navegación, incluida alguna combinación de GPS relativo, acelerómetros/giroscopios sensibles e interferómetros láser entre cada par de naves espaciales.
Asumiendo LEO, el presupuesto delta-v de mantenimiento de la estación será de aproximadamente 0,5 m/s por semana para compensar la resistencia atmosférica. Con un exceso de presupuesto delta-v similar, probablemente podría mantenerlo posicionado. Probablemente con disparos intermitentes entre mediciones.
"Las órbitas paralelas convencionales alrededor de un cuerpo esféricamente simétrico no existen". Una solución no convencional es una órbita alimentada continuamente. Los cohetes se quedan sin combustible, pero una vela solar no. CR McInnes analiza las órbitas desplazadas en su texto "Solar Sailing". Construí un ejemplo pero no pude publicar el dibujo con el texto.
¡@MBM eso suena muy interesante! Considere publicar la respuesta incluso si es solo texto. Si incluye un enlace a la ubicación de la imagen o una descripción donde alguien más pueda ayudar a obtenerlo, estoy seguro de que encontraremos una manera de ayudarlo a agregarlo. Si te convence, añadiré una nueva recompensa por ti. ¡Gracias!

Respuestas (2)

Podrías usar un satélite principal con 2 subsidiarias. Las subsidiarias usan órbitas con la misma forma que la órbita principal, pero en un plano que tiene un ligero ángulo con respecto a la principal (más una diferencia mínima de altitud para evitar colisiones). El punto donde el sub 1 cruza la órbita principal debe estar a 90 grados de donde el sub 2 cruza la órbita principal.

Con 2 subs, siempre tienes uno que está a más de la mitad de la distancia máxima del principal.

Si está mirando perpendicular al plano orbital, en lugar de radialmente hacia afuera, puede tener su sensor secundario en una órbita más baja por la distancia elegida d . Se desplazará por delante de la nave unos 3 pi d por cada órbita. Para LEO, solo avanza aproximadamente una décima de segundo por órbita. Entonces, las imágenes del sensor secundario un poco antes para que las posiciones en órbita coincidan.

Para una órbita de 7000 km, tiene ~ 100 órbitas por semana. Con 60m de separación que son 7,5 segundos de separación por semana. Siempre puede compensar con quemaduras de corrección entre mediciones o lanzando un nuevo sensor una vez que el primero está demasiado lejos. probablemente, la configuración ideal sería una correa bloqueada por mareas, pero eso no satisface la pregunta.

La desventaja obvia de esta configuración es que obtienes una vista más limitada del cielo.

Sin embargo, le daré algo, ¡es una gran idea! El problema es que una separación radial podría no proporcionar ninguna información transversal de alta resolución interferométricamente. Normalmente es la separación perpendicular a la dirección de los haces lo que permite que funcione la interferometría. Lo miraré. Realmente me gusta el método que describe en su comentario . ¿Puede verificar las matemáticas y, si funciona, tal vez considere agregarlo aquí o como una segunda respuesta?
Por lo que puedo decir, tener un desplazamiento radial no ayuda aquí. Un pequeño desplazamiento radial (decenas de metros) a 400.000 metros produce una señal reflejada casi idéntica. Es por eso que el desplazamiento que se muestra en la pregunta es transversal (hacia los lados).
Creo que estás malinterpretando mi sugerencia. En la versión original, los cuatro puntos están dentro de la misma esfera y, por lo tanto, su "vista de perforación" es radialmente hacia afuera. En mi configuración sugerida, los cuatro puntos están dentro del mismo plano orbital, por lo que su 'mira de perforación' es perpendicular al plano orbital o equivalentemente paralelo al eje de rotación. Por eso mencioné la vista más limitada del cielo ya que a lo largo de toda la órbita el telescopio está limitado a los mismos dos vectores en lugar de girar 360 grados.
Entonces, como describí en la pregunta, la nave espacial ya almacena digitalmente las mediciones a lo largo de la pista y hace una interferencia sintética de los puntos cercanos a lo largo de la pista en el software , de ahí el nombre de "radar de apertura sintética". Estoy preguntando sobre la grabación de datos en una segunda dirección; desde una ubicación cercana a través de la vía , o fuera del avión.
Todavía te estás perdiendo lo que estoy tratando de decir. No puedo pensar en ninguna forma de comunicarlo mejor sin diagramas que serían muy difíciles de dibujar a mano alzada, así que creo que me doy por vencido. Parece que la otra respuesta respondió satisfactoriamente, por lo que comprender esta respuesta no es tan importante de todos modos.
Lo siento, no estoy entendiendo tu idea. Me gustaría volver a verificar que comprenda que "adelante" no ayuda porque SAR ya usa datos registrados a veces segundos antes y después como su función estándar, y son los datos "al lado" que estoy preguntando por aquí.
Si entiendo. Sea X un vector en la dirección del viaje, Y un vector que se aleja del centro de la Tierra y Z ortogonal a ambos. En la configuración estándar, se obtiene el desplazamiento a lo largo de X con retardo de tiempo y el desplazamiento a lo largo de Z con la solución de vía transversal, pluma o Hobbes. Esto le da un "telescopio" orientado en la dirección de Y. En mi sugerencia, obtiene un desplazamiento a lo largo de X con un retraso de tiempo y un desplazamiento a lo largo de Y con un satélite en una órbita más baja/más alta. Esto le da un "telescopio" orientado en la dirección de Z.
Bien, el problema aquí es que no hay nada que el radar pueda mirar en la dirección Z. Aquí hay dos puntos a considerar; 1) esto es un radar, por lo que debe haber algo allí y relativamente cerca para reflejar la señal de radar transmitida. No es un telescopio que recibe señales externas. 2) El uso del radar aquí es para mapear la superficie de la Tierra en alta resolución, por lo que en estas coordenadas es solo la dirección Y negativa la que tiene algún interés. Es por eso que se llama la Misión Topográfica de Radar del Transbordador . Es la topografía de la Tierra la que está siendo mapeada por señales de radar retrorreflejadas.
Lo siento, toda esta confusión fue mi error entonces, estaba pensando en radiotelescopios de apertura sintética.
¡Bueno, ningún problema! Siempre es bueno discutir cosas como esta, ¡también me hiciste pensar más en ello! :-)
Órbitas paralelas alrededor de la Tierra, ¿efectivamente?
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