¿Qué tan bien podría la nave espacial New Horizons localizarse en el espacio en 3D usando paralaje?

New Horizons de la NASA realiza el primer experimento de paralaje interestelar fue una noticia emocionante, la computadora, la comunicación y la cámara de la nave espacial continúan funcionando en el cinturón de Kuiper debido a la gestión térmica rigurosa (por ejemplo, calefacción eléctrica y directa RTG, mantas, radiadores, persianas, etc.)

¿Hasta dónde tendríamos que alejarnos del Sistema Solar para acabar perdidos en el espacio? me ha inspirado a preguntar lo siguiente:

Ya ha medido las posiciones de las dos estrellas Proxima Cenauri y Wolf 359 en relación con estrellas distantes en el mismo campo de visión, y estas estrellas están separadas por unos 81 grados. ¡Estas direcciones son casi ortogonales!

Esas son buenas noticias porque si uno carga un pequeño programa en New Horizons para verificar estas posiciones, incluidas las posiciones conocidas de las estrellas y el movimiento adecuado, esto sería suficiente para que New Horizons calcule su propia posición en el espacio 3D en relación con el grupo local de estrellas para algún grado de precisión.

Cuando se toman imágenes de estrellas en astrofotografía, el centroide y la forma del punto en la imagen CCD registrada se determinan tanto por la función de dispersión de puntos del telescopio (resolución) como por la pixelación y otros efectos del sensor CCD y la lectura.

Si las cosas van bien y realiza una serie de mediciones y un promedio, un buen sistema astrométrico puede determinar el centroide de la posición de una estrella hasta quizás una décima parte del tamaño de la mancha. LORI es sin duda un buen telescopio espacial (20,8 cm, f/12,6 Ritchey-Chrétien con ~ 1,0 arcsec por píxel), pero está en una nave espacial en el cinturón de Kuiper, lo que puede hacer que la astrometría sea más desafiante .

Pregunta: No obstante, averigüemos: ¿ Qué tan bien podría la nave espacial New Horizons localizarse en el espacio usando paralaje? Supongamos que tiene cargado este programa hipotético con algún análisis de imágenes astrométricas (¡si no está ya allí!) y posiciones y movimientos propios de estrellas cercanas. DIRECCIÓN:

  1. ¿Qué tan bien podría hacerlo en base a las dos estrellas ya mencionadas?
  2. ¿Qué tan bien podría funcionar si se le diera una observación agresiva y una tarea de análisis?

¿Había una cámara "LORRI de repuesto" disponible para tomar una imagen coincidente en la Tierra al mismo tiempo que New Horizons tomó la imagen de paralaje del cinturón de Kuiper?

New Horizons de la NASA realiza el primer experimento de paralaje interestelar

Fuente: New Horizons de la NASA realiza el primer experimento de paralaje interestelar

De Long-Range Reconnaissance Imager en New Horizons un resumen muy agradable y detallado:

Las observaciones de Messier 7 (ver Figura 12) también confirman a partir de imágenes estelares que la función de fuente puntual del sistema LORRI, incluidos los efectos de la inestabilidad de apuntamiento de la nave espacial , es de 1,8 píxeles FWHM. Se detectan estrellas de al menos 12.ª magnitud. La escala de la placa, basada en comparaciones de separaciones de píxeles de estrellas brillantes en el campo frente a posiciones catalogadas, es de 4,96 μrad/píxel. Cualquier distorsión geométrica en esta imagen es inferior a 0,5 píxeles.

Figura 12. Imagen LORRI de cúmulo abierto

Figura 12. Imagen LORRI del cúmulo abierto Messier 7 obtenida en vuelo. Esta imagen ha sido estirada logarítmicamente. El norte está arriba, el este está a la izquierda.

Respuestas (1)

El sensor LORRI tiene una resolución de θ = 5 µrad o 1 arcsec por píxel. Podemos hacer un enfoque geométrico simple para ver qué distancia x corresponde a un cambio en la posición aparente de una estrella cercana (digamos d = 8 ly) de un píxel. esto es simplemente pecado ⁡ θ ⋅ d = X = 2.5   A tu . Esa sería la precisión de la posición, si la posición de al menos 2 estrellas cercanas pudiera medirse hasta 1 píxel con respecto a otras estrellas. Se necesitan 2 estrellas en diferentes direcciones para poder obtener su posición en tres dimensiones, cada medida proporciona solo dos.

La resolución óptica del telescopio es inferior a un píxel, es decir, una fuente puntual como una estrella no se refleja en un solo píxel, sino en un número mayor. En contra de la intuición, esto es una ventaja: la posición de un punto corrido se puede determinar con mucha más precisión que con el tamaño de un píxel.

Además, podemos hacer diferentes cosas para mejorar esta precisión: se pueden promediar varias mediciones para reducir los efectos aleatorios. Las mediciones deben realizarse en diferentes áreas del sensor para minimizar la influencia de las distorsiones ópticas. La orientación de la nave espacial debe variar entre diferentes imágenes para medir el desplazamiento en diferentes direcciones en el sensor. La estabilidad de orientación de la nave espacial también es limitada (dada como una variación de hasta 7 µrad durante el tiempo de exposición de la imagen), por lo que la nave espacial debe reorientarse para cada imagen sucesiva para limitar los errores deterministas.

Dado el tiempo suficiente y un análisis cuidadoso, esperaría que la precisión resultante sea del orden de 1/10 de un píxel o 0.25   A tu .

¡Gracias! Sí, un 1/64 de AU cúbico parece ser el volumen al que podría restringirse más o menos. Especifiqué estrellas a propósito para mantenerlo simple. Si yo fuera New Horizons, también miraría algunos objetos del sistema solar (si tuviera una efeméride para ellos), y eso probablemente podría ayudar bastante, pero eso es otra lata de gusanos. Respuesta(s) a ¿Se puede usar New Horizons para medir la distancia a Betelgeuse (a pesar de su voluble fotocentro)? Mencione que la cámara puede saturar fácilmente los objetos brillantes, su tiempo de exposición más rápido es un poco lento.
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