¿Podría un solo CubeSat proporcionar servicios de ubicación en otro cuerpo celeste como Marte? ¿Podría una constelación hacerlo?

Según tengo entendido, al hacer que dos satélites emitan una señal simultáneamente (llevando relojes atómicos para lograrlo), un dispositivo terrestre podría medir la diferencia en los tiempos de llegada para determinar su propia posición en el eje paralelo a la línea entre los dos satélites. Con tres o más satélites, el dispositivo terrestre determinaría su propia posición en dos ejes.

En primer lugar: ¿hay alguna manera de lograr algo similar con un solo satélite (aunque sea menos preciso), y se ha hecho? ¿Podría un solo satélite enviar la misma señal desde extremos opuestos de su propia estructura y lograr un efecto similar (localización en un eje), o la pequeña distancia entre dos lados de un satélite significa que la diferencia en el tiempo de llegada sería demasiado pequeña para medirla? ?

En segundo lugar: ¿Tendría sentido una red CubeSat GPS, o es la restricción de tamaño un factor decisivo para la restricción de energía/peso requerida? ¿Podría crearse una versión más simple que tuviera sentido? No he encontrado implementaciones anteriores de tales redes:/

Espero que estas preguntas no sean demasiado tontas, agradezco cualquier conocimiento o sugerencia de recursos de aprendizaje si las preguntas realmente no pueden responderse sin más antecedentes.

Respuestas (1)

Si tiene mucho tiempo, un solo satélite en órbita terrestre baja (LEO) es suficiente para reducir su posición a un eje. Esto se puede hacer quedándose quieto y tomando dos (o más lecturas) desde diferentes puntos en su órbita (que es funcionalmente lo mismo que las lecturas de dos satélites con relojes sincronizados al mismo tiempo). Así que sí, es posible, pero como veremos en la siguiente sección, una constelación no solo puede hacerlo mejor que eso, sino que puede (en teoría) hacerlo mejor que nuestro sistema de navegación actual.

El documento "Diseño de constelaciones para la navegación en Marte utilizando satélites pequeños" propone el uso de 15 CubeSats para proporcionar una cobertura continua de la superficie marciana con fines de navegación.

El principio de usar una constelación para la navegación (aunque en LEO) también está respaldado por este documento: "Algoritmo de navegación integrado de un solo satélite basado en enlaces de comunicación de constelación LEO de banda ancha", por lo que definitivamente es factible.

A medida que suban más constelaciones y se realicen más investigaciones, es probable que veamos esta idea refinada.

Gwynne Shotwell de SpaceX dijo en una entrevista :

"Una vez que llevemos a las personas a Marte, necesitarán la capacidad de comunicarse... De hecho, creo que será aún más crítico tener una constelación como Starlink alrededor de Marte".

Como tal, bien puede ser que esta red de comunicación se amplíe para la navegación. Si bien los satélites Starlink actuales están un poco más allá del tamaño típico de CubeSats (260 kg frente a 8 kg), son sustancialmente más pequeños que los satélites GPS existentes (1630 kg) y, con los avances tecnológicos, se reducen tanto en tamaño como en peso.

¡Muchas gracias por esta información, leí el primer artículo y es extremadamente comprensible! Sin embargo, no menciona los requisitos de potencia que implicaría una órbita tan alejada de la superficie. ¿No es una gran limitación en CubeSats, o tengo un concepto erróneo de las comunicaciones por radio en términos de distancia orbital frente a requisitos de potencia?
Mirándolo, de hecho, ya se han colocado dos CubeSats 6U alrededor de Marte como parte de la misión InSight. Los detalles se pueden encontrar aquí: en.wikipedia.org/wiki/Mars_Cube_One . Parece que desplegaron paneles solares, pero debido a problemas de generación de energía, la radio de comunicación se limitó a 5 vatios. Desde entonces hemos perdido el contacto con ellos, por lo que se desconoce cuán sostenible fue esta generación de energía.
Este (fijo de posición con UN satélite), o en otros términos navegación usando Doppler, es el principio del TRANSITO DE LOS ESTADOS UNIDOS . "Tener mucho tiempo" = 15 min usando TRANSIT para una precisión de ~30 metros.