rompecabezas celestial 3D; ¿Por qué los dos cuernos RISE de InSight apuntan ligeramente al sur del este y al norte del oeste?

nota: posiblemente útil:

La excelente respuesta de @karthikeyan enlaza con The Rotation and Interior Structure Experiment on the InSight Mission to Mars (Folkner, WM, Dehant, V., Le Maistre, S. et al. Space Sci Rev (2018) 214: 100. https:// doi.org/10.1007/s11214-018-0530-5 ), e incluye esta imagen desde allí.

Las antenas deben apuntar hacia la Tierra cuando InSight está cerca del borde del disco de Marte visto desde la Tierra para que el desplazamiento Doppler de la señal devuelta sea sensible a pequeños cambios en la rotación de Marte. Las antenas están espalda con espalda para que las señales se reciban y retransmitan de manera coherente tanto cuando se mueven hacia la Tierra como cuando se alejan de la Tierra, lo que corresponde a la antena que apunta al Este y al Oeste, respectivamente.

Esto deberá hacerse durante un período de al menos dos años para obtener una cantidad suficiente de datos para detectar los cambios muy pequeños en la rotación de Marte debido a cosas como la evaporación y la reforma de los casquetes polares, por ejemplo.

Teniendo en cuenta todo esto, no puedo entender por qué parece que las dos antenas de bocina se han girado ligeramente en el sentido de las agujas del reloj vistas desde arriba, ligeramente al sur del este y al norte del oeste. ¿Por qué exactamente?

ingrese la descripción de la imagen aquí

Los detalles exactos del documento serán los siguientes: "Una antena apunta 15,5◦ al sur del este y el otro punto 6◦ al norte del oeste. Estos ángulos se diseñaron para proporcionar una buena geometría de visualización para RISE y, al mismo tiempo, permitir una telemetría de baja velocidad desde Tierra al módulo de aterrizaje durante toda la misión". Todavía la pregunta de por qué sigue sin respuesta
@karthikeyan wow, la trama se complica . Eso es bastante interesante.
Supongo que esta disposición asimétrica podría ser útil para tolerar un aterrizaje desalineado más grande. Teniendo en cuenta las antenas dispuestas simétricamente, un aterrizaje desalineado hará que ambas sean inútiles. Tener una asimetría podría ayudar en un aterrizaje asimétrico con al menos una antena apuntando a la tierra.
@karthikeyan Si tiene datos Doppler de ambos lados de Marte, tiende a cancelar las incertidumbres en la velocidad orbital de Marte y la Tierra, que es mucho mayor (~ 50 a 100x) que la velocidad de rotación. Sin datos de ambos lados, tienes un enorme problema con la resta. No creo que RISE pueda generar el tipo de datos necesarios sin que ambos lados funcionen bien.
También está la inclinación de 25° del eje de Marte que cambia la dirección de orientación de las antenas a lo largo del año. El ángulo de apertura de las antenas puede no ser tan grande como los 50° requeridos.
@asdfex buen punto. Este es un verdadero rompecabezas. Desearía poder leer el artículo que karthikeyan ha mencionado, tal vez se pueda rastrear una de las referencias citadas donde se mencionan esos ángulos .
@uhoh, acabo de revisar el papel. ¡No hay referencias a los números de ángulo!
@karthikeyan ay! entonces tal vez sean móviles. Eso abordaría lo que menciona asdfex; que el rango de ángulos requeridos durante un año marciano es probablemente mucho mayor que el ancho del haz de la antena.
Debido a la diferencia en las inclinaciones del plano orbital, la Tierra puede aparecer hasta unos 4 grados al sur o al norte del Sol en Marte. Pero eso sería un desplazamiento uniforme en ambos lados y cambios durante el año.

Respuestas (1)

Las dos antenas deben apuntar a la Tierra durante la mañana y la tarde en Marte. Están orientados en direcciones opuestas para que uno pueda usarse por la mañana y otro por la noche. El objetivo científico requiere un contacto continuo durante varios años, por lo que es necesario tener en cuenta todos los cambios de orientación relativa de las antenas debido al movimiento de Marte.

Marte tiene una inclinación axial de 25°, por lo que la orientación de las dos antenas varía hasta 50° a lo largo de un año. Además de eso, la órbita de Marte está inclinada 2°. En el caso extremo (Marte está lejos de la eclíptica y la distancia a la Tierra es mínima), esto da como resultado un cambio de 6° en la dirección a la Tierra, que está 3 veces más cerca de Marte que del Sol.

La suma de estos da como resultado una cobertura necesaria de las antenas de 62°. (Tenga en cuenta que esto no tiene en cuenta si los extremos se alcanzan realmente durante la duración planificada de la misión, pero es el máximo teórico)

Ambas antenas tienen un ángulo de apertura de 50° que es menor a los 62° requeridos, sin tomar en cuenta una pequeña contingencia adicional por una posible desalineación del módulo de aterrizaje. Inclinándolas 15,5° y -6°, respectivamente, se garantiza que al menos una de las antenas pueda utilizarse para comunicación una vez cada Sol. Por otro lado, la precisión de las mediciones se puede aumentar si ambas antenas se pueden utilizar durante el mismo día, por ejemplo, para cancelar los efectos de la velocidad orbital. Esto requiere que la inclinación sea lo más pequeña posible.

Los ángulos de inclinación precisos probablemente se deban a algunas limitaciones de la construcción del vehículo. Desafortunadamente, no pude encontrar consideraciones de construcción más detalladas de Insight.

De acuerdo, pude reunir suficiente 3D-fu para imaginar brevemente todo esto a la vez y estoy convencido.
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