¿Qué tan precisas son las mediciones de la trayectoria de la nave espacial?

Las trayectorias de las misiones interplanetarias se comparan con frecuencia en los medios populares con golpear un objetivo pequeño con un dardo desde grandes distancias, pero en realidad, las naves espaciales no necesitan una precisión absurdamente alta, porque pueden ejecutar maniobras de corrección a mitad de camino si descubren que están fuera del objetivo.

¿Con qué precisión se conocen, en la práctica, las trayectorias de las naves espaciales y las posiciones planetarias?

Más específicamente, me gustaría saber:

  • Poco después de que una nave espacial realice una inyección translunar o interplanetaria para salir de la órbita terrestre, ¿cuál es la incertidumbre típica del orden de magnitud en la posición y la velocidad de la nave espacial?
  • ¿Cómo evoluciona esta incertidumbre sobre un vuelo translunar o interplanetario?
  • ¿Cuál es la incertidumbre del orden de magnitud en la posición y la velocidad de la Luna en relación con la Tierra? ¿Qué hay de otros planetas?
potencialmente útil 1 (busque "residuales" o "km"). También 2 , 3
@uhoh ¡Bien, posicionamiento milimétrico para la luna, posicionamiento subkilómetro para los planetas interiores y decenas de kilómetros para Júpiter y Saturno!
se puede encontrar una visión limitada de los errores en el componente radial de la velocidad en las referencias aquí: space.stackexchange.com/q/23791/12102 y en la respuesta allí también.

Respuestas (1)

La precisión de inyección del vehículo de lanzamiento se suele medir en m/s, como el cambio de velocidad necesario para que la nave espacial siga exactamente la trayectoria deseada. Esto envuelve todas las dimensiones del error (la energía, el plano de la trayectoria, la hora de llegada, etc.) en un solo número.

Según recuerdo, ese número está en el orden de 1 a 10 m/s. Bastante bien. El extremo más grande es para etapas superiores de motor sólido que no puede cortar cuando lo desee. (Por ejemplo, Delta II). Debería poder encontrar este número en la guía de planificadores de carga útil para el vehículo respectivo.

En cuanto a la propagación del error, simplemente agregue 1 m/s en direcciones aleatorias a una trayectoria y vea qué tan lejos se aleja al final. Él Δ V para volver a la normalidad crece bastante con el tiempo, por lo que la primera maniobra de corrección de trayectoria se realiza unos diez días después del lanzamiento para limitar ese crecimiento, pero aún proporciona algo de tiempo para familiarizarse con la nave espacial antes de moverla.

En cuanto a la incertidumbre de seguimiento, esto se representa como una elipse en el plano B del objetivo (por ejemplo, Marte), y la incertidumbre en el tiempo de vuelo, es decir, el segundo exacto en que se cruzaría el plano B. (Tenga en cuenta que los números del plano B asumen que el objetivo no está allí gravitacionalmente). Para las maniobras MER en el lanzamiento más diez días, las incertidumbres de determinación de la órbita fueron del orden de 3500 x 1300 km, con una incertidumbre de tiempo de vuelo de unos 1000 segundos. Esos son todos 3 σ . No recuerdo cuándo fue el corte de datos, pero eso habría sido el resultado de unos ocho días de seguimiento.

Sabemos dónde está el centro de Marte a unos 100 m, debido al seguimiento de muchos orbitadores durante un largo período de tiempo. Conocemos la Luna mucho mejor gracias al seguimiento láser de los retrorreflectores dejados allí por Apolo. No sé el número, pero mejor que un metro.

Para aclarar, esa cifra de 1-10 m/s es un error en la maniobra de inyección, y la precisión de seguimiento es significativamente mejor. ¿El "tiempo para familiarizarse con la nave espacial" corresponde a refinar los datos de seguimiento? Esta es información interesante, pero tengo más curiosidad por la incertidumbre que por el error en sí; Quiero saber si la desviación del reloj de ~ 10 ppm se perdería en el ruido de otras incertidumbres o no.
Sí, los diez días proporcionan un buen arco para el seguimiento. Aunque creo que podrías hacer una buena maniobra después de unos tres días de seguimiento. Los diez días son realmente para proporcionar tiempo para revisar la nave espacial, responder a pequeñas anomalías, por ejemplo, límites de falla establecidos demasiado ajustados.
La respuesta a su pregunta depende de la interpretación de "en breve". Lo interpreté como minutos después de la inyección, en cuyo caso su conocimiento es su control. Si te refieres a días después, entonces la incertidumbre es mucho menor.
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