Posición del satélite

La Voyager 1 tomó una última fotografía en 1990 y después de eso, el equipo de la cámara se apagó para ahorrar energía. Sin embargo, las estimaciones de dónde se tomó la foto en el espacio varían en muchos cientos de miles de millas, no un punto exacto en el espacio. Sin embargo, la sonda Voyager es antigua y me pregunto, ¿qué tan bien podemos estimar un punto en el espacio 3D hoy? ¿Podría una nave espacial construida hoy decir exactamente dónde estaba cuando tomó una foto?

aquí hay algunas lecturas sobre el tema: Scientificamerican.com/article/how-do-space-probes-navig y sbir.nasa.gov/printpdf/53085 y Trends in Space Navigation - IEEE Xplore Document... lo mejor para mover la pregunta después. Es probable que el nuevo equipo se base en la correlación visual del mapa del cielo conocido y las posiciones de los planetas, que son mucho más precisos hoy en día, con un mapa celeste a bordo, de modo que el equipo pueda ajustarse sin tener que esperar días para enviar y recibir controles desde el centro de control.
Para tomar un ejemplo reciente, la red de espacio profundo DSN ubicada en la tierra puede evaluar muy bien el movimiento del satélite en la dirección de mm/s y metros entre dos receptores. la posición es menos precisa. antes de la misión Cassini, el error de posición de Saturno era de 100 km por telescopios terrestres. Cassini fue navegado en relación con Saturno con un factor de incertidumbre de 1 km, y no en relación con el sistema solar. Las sondas se programan con una cuadrícula de coordenadas basada en la posición fija de la estrella y el baricentro solar como origen. Usaron Cassini para reducir la posición de Saturno de una precisión de 100 km en 2010 a una precisión de 2 kilómetros en la actualidad.
Creo que esta pregunta realmente es "... ¿qué tan bien podemos estimar un punto en el espacio 3D hoy?" y no preguntas primarias sobre la incertidumbre de la posición de la Voyager.

Respuestas (2)

La precisión de la posición de las sondas espaciales depende principalmente de la cantidad de dinero gastado en los sensores de navegación y el equipo de navegación.

Hoy, a cualquier distancia del espacio profundo, podemos invertir en navegación basada en púlsares de rayos X , para lo cual se ha lanzado un sistema de prueba en Neutron Star Interior Composition Explorer, NICER. da una precisión de 5 km utilizando períodos de púlsar y requiere una antena más ligera y más pequeña para capturar los rayos x.

Otros equipos avanzados son sistemas de navegación a bordo autónomos hechos de sensores y modelos celestes que pueden autocorregir el rumbo utilizando medidas ópticas y un mapa del cielo a bordo de precisión dada. Se utilizan junto con un sistema de coordenadas espaciales fijo con origen en el baricentro solar y fijo en relación con las constelaciones.

Antes de 2017, la posición en el espacio profundo era imprecisa y se realizaba un control preciso en relación con el objeto abordado con cámaras, donde el objeto abordado se desconoce en varios km/ 100 ds de km. consiste en 1/velocidad 2/posición 3/vector de movimiento 4/mapa de objetos espaciales... todos esos factores se mejoran enormemente todo el tiempo, y la precisión solo depende del presupuesto del equipo de navegación.

La medición de radio Doppler de la señal de radio desplazada brinda una muy buena precisión del movimiento radial de los receptores terrestres, dentro de 1 mm/s, y dos receptores de radio situados alrededor del planeta pueden determinar el vector de movimiento bastante bien.

La posición es más difícil, por ejemplo, la posición de Cassini se conocía en relación con Saturno por 1 km y Saturno se conocía en relación con la Tierra por 100 km. (después de Cassini, esto se refinó a 2 km en relación con nosotros).

Están revisando todo tipo de equipos nuevos para aumentar la precisión, por ejemplo Láser doppler entre satélites usando loops de costas ópticas y láser de helio-neón y otras longitudes de onda precisas. Se realizó una prueba de doppler óptico en una misión lunar anterior para mejorar el posicionamiento y las comunicaciones de datos hasta una distancia de 250,000 millas (> distancia tierra-luna)

Si Voyager usara una cámara de 30 megapíxeles y una muy buena cámara con zoom y movimiento, podría determinar su posición muchas veces con más precisión que la versión de 1970. El mapa del cielo también es mejor. el radio Doppler todavía se usa hoy en día pero es más preciso, y el Doppler óptico no llega tan lejos. Su posición relativa a los objetos visitados fue de una resolución mucho mayor que la posición de los objetos visitados.

la navegación a bordo solo puede determinar la actitud, no la posición dentro del sistema solar.
@Hobbes, excepto en algunos casos muy especiales, por ejemplo, si New Horizons tuviera una efemérides, podría tener una idea bastante buena de dónde estaba después del sobrevuelo de Plutón, al menos por un tiempo. (telescopio+efemérides+reloj+sobrevuelo)
@Hobbes ¿por qué dices eso? ¿Es posible que una navegación a bordo no pueda determinar su posición en función del tamaño aparente del sol/planetas y sus posiciones conocidas?
Se dice que la navegación a bordo, desde uno de los enlaces que publiqué, puede dibujar un sistema de coordenadas estático basado en las estrellas de fondo y puede contener un mapa del sistema solar. Tal vez estaba pensando en los satélites de comunicaciones. Leí hace 2 días que actualmente están enviando nuevos satélites para reemplazar la red del espacio profundo, porque está un poco sobrecargada e imprecisa.
Todas las opciones que mencionas tienen una cosa en común: no están en uso en ninguna misión interplanetaria actual.

Las naves espaciales interplanetarias actuales no tienen forma de determinar su propia posición. Su posición se mide desde la Tierra utilizando, por ejemplo, el DSN. Esto da una posición que es muy precisa en el eje Tierra-nave ( resolución de ~1 m ), pero tiene menos resolución en los otros dos ejes.

Se están investigando sistemas para respaldar el posicionamiento autónomo, pero ninguno de ellos está en uso operativo todavía.