Stellar ve Radio Signals kullanarak Deep Space Navigation için Yenilikçi Yaklaşımlar

Derin uzay navigasyonu, modern uzay araştırmalarının en zorlu yönlerinden biridir. Uzaylı uzaydan uzak yolculuk yapan uzay keşiflerinden biridir - Mars, asteroit bandı, dış gezegenleri ve ötesinde – komutları taşıyan ve telemetrinin sabit hale geldiği sinyalleri, yuvarlak-dönüşüm ışık zamanları, ve hataların neredeyse hiçbir şeye yayılması için marj, bu zorlukların doğal konumdaki yaklaşımları izlemek için Dünya'ya bağlı olan bu potansiyel uzay hareketlerinin ve hızlara da ulaşır:

Stellar Navigation: Yıldız Sightings Zamansız Sanatı

Yıldızlar tarafından navigasyon kavramı insan denizcileri olarak eskidir, ancak derin alanda uygulanması çok daha sofistikedir. Bir uzay aracının tavrı - üç boyutta saklanan yıldız kataloğuna karşı bu desene karşı dikkatli bir hassas olarak belirlenebilir, uzaydaki eğimli yörüngeleri gözlemleyerek, birkaç mil içinde eğimli bir görüntüyü yakalayan kompakt dijital kameralar hesaplayabilir ve üç kilometre uzaktaki yıldızlarla eşleştirilebilir.

Bu teknik, uzayda konumunu doğrudan bir uzay aracı vermiyor, ancak bu tür sistemler için gerekli olan bağlamı sunuyor. Örneğin, yönelimini bilen bir uzay aracı daha doğru bir şekilde Dünya'ya doğru bir anten işaret edebilir, çünkü kristalin görüntülerini ölçerek ve 2015 yılında yörüngesini düzelten bir uzay aracı, yörüngesini düzeltebilir.

Yıldız navigasyonunda son gelişmeler, kameranın bakış açısını fark eden, yüksek çözünürlükte manevralar veya donanım anomalileri olmadan çalıştırabilecek olan yıldız modellerini veya sinir ağlarını kullanarak, daha önce uzay ajansının 03.50 $ 'lık bir referans olarak kullanabileceğiniz bir potansiyele sahip olan bir yıldız kataloğuna göre, daha önce doğru bir şekilde yararlanabilecek şekilde güvenilir bir şekilde tasarlanmış bir şekilde çalıştırılabilir.

Sınırlar ve İş

Stellar navigasyon son derece doğru ama tam bir çözüm değil. Bir uzay aracı gölgede olduğunda veya itkilileri ateşlendiğinde, egzoz tesisatı, yıldız pistinin görüntülerini gizleyebiliyor.Relativistik etkiler - Güneş'in yakınındaki çekimsel bükme (IMU) en yüksek hassasiyet için modellemeye devam ediyor.

Radyo Signal-Based Navigation: Dünya Ağının Kullanımı

Radyo sinyalleri uzay çağının şafaklarından beri uzayın birincil araçlarıydı. En basit yöntem iki yönlü Doppler takip: Dünyadaki bir istasyon, uzayın tekrar tekrar tekrarını yeniden taşımaya izin veriyor.

Daha kesin bir pozisyon için, mühendisler navigasyon için bir teknik kullanıyor:0)Delta-Differential One-way Ranging (Delta-DOR)[Delta-DOR)[DDDelta-DOR)[Delta-Dörtüncü istasyonlar, VLBI (Very Long Baseline Interferometry) olarak bilinen, bu yöntemde iki geniş bir yer alan istasyonlar, bir kaç metre uzaktaki bir konuma sahip olabilir.

Delta-DOR gezegensel görevlerde hassas manevralar için kritik olmuştur. Örneğin, [[GÖRÜSÜS:0)Cassini ) Satürn'e ait olan, Delta-DOR, son haftalarda giriş sırasındaki boşlukları düzeltebilirdi, girişin birkaç kilometre içinde hedefini vuracağını garanti etti.

Radyo Navigation'da ilerlemeler

Son yenilikler radyo navigasyonu daha da ileri sürüyor.GÖRT:0) Aşırı frekanslı bağlantılar[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜDÜDÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSTÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜye Olmayanlar (32 GHz) ve Ka-band (32 GHz) - Dünya atmosferi ve güneş plazması tarafından kaynaklanan hatalar, özellikle de, daha kısa bir dalga geçmeye ve gerçek zamanlı olarak kendi devlet görevlerini tahmin etmek için kendi ışık gecikmeleri ile ayarlanabilir.

Başka bir umut verici yön, arsa veya yörüngede Dünya temelli desteğe ihtiyaç duymadan pozisyonlarını gösteren işaretlerdir.Sadece GPS uyduları olarak, Mars'ta veya Lagrange puanlarında bir aktı veya yörüngede bulunan bir ağ, gelecekteki insan araştırmaları için büyük ölçüde hassas ve kullanılabilirlik sağlar.

Hibrit Yaklaşımlar: Her iki Dünyadan En İyi

Tek bir navigasyon tekniği, derin bir uzay misyonunun tüm aşamalarında mükemmel değildir. Stellar navigasyon mükemmel bir yönelim veriyor ancak sınırlı pozisyon bilgisi veriyor; radyo izleme, hassas bir pozisyon ve hız veriyor, ancak Dünya tabanlı altyapıya bağlı ve bu yöntemleri birleştirerek, bir hibrit sistem her iki doğruluk ve sağlamlığı elde edebilir. Örneğin, bir uzay aracının bir Delta-DOR ölçümünü yaparken, antenin Dünya'da tam olarak işaret ettiği konusunda bir sistem daha güvenilir olduğunu garanti ediyor.

Birkaç görev hibrit navigasyonu başarıyla uyguladı.TheurFLT:0)Juno) Jüpiter'deki uzay pistleri Jüpiter'in yörünge kararlılığı için tutum ve radyo izleme için yıldız takip ediyor, ancak aynı zamanda radyasyona karşı körüne de güveniyor:2.Gelin Stellar Compass[DÜye Olmayanlar)[Dönergeler, uzay pistlerinin bir zamanlar ortaya çıkan yıldız pistlerini düzeltebilecek kadar doğru bir yıldız pistleri.

İleriye bakıldığında, hibrit navigasyon, yıldız görüşlerinin bir kombinasyonunu kullanabilir (olanışını belirlemek için), odometri (olay) ve gelecekteki navigasyon takımlarından yararlanacak olan bir yörüngeden radyo sinyalleri zaten test edilir.

Pulsar-Based Navigation: Cosmic Lighthouses

Belki de uzay navigasyonuna en iyi futuristik yaklaşım, onların rotasyon dönemlerinin rakip atom saatlerini kullanarak ilgilidir:0)pulsars) – Dünyadaki elektromanyetik radyasyonun kirişlerini aşırı normal bir şekilde kullanan bir GPS alıcı gibi.Bazı pulsars, bu yüzden hız dönemlerinin rakip atom saatlerini ölçtüğü kadar istikrarlıdır.[XNAV)[XT:3) *X-ray bandında genellikle pozisyonu belirleyebilir.

[FONT=0] X-ray Timing ve Navigation Teknolojisi (SEXTANT)[Dönetici:0) NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi tarafından yönetilen deney, bu tekniği derin bir şekilde gösterdi:2.L.ER aracı) 2017'de, Vyöneticisinin yörüngelerini kullanarak, gözle görülür bir şekilde takip edebilecek bir yörüngeye güvenen bir şekilde, Güneşli bir uzay için.

Zorluklar kalır: pulsarlar baylar çok sayıda alan ve uzun entegrasyon süreleri gerektirir; Pulsar'ın zamanlama modelleri son derece doğru olmalıdır; ve uzay aracı seslerinden dolayı pulsarlar ayırt edebilmelidir. Bununla birlikte, birkaç uzay ajansı aktif olarak XNAV. Çin'i araştırmaktadır:0).XPNAV-1 Uydu, 2016 yılında başlatılan, dünya çapındaki pulsar zamanlaması ve ortak bir Avrupa-Japon görevi konsepti ile ortak bir Avrupa-Japon görevi konseptini ayırt etmek için XNAV'yı test etmeyi amaçlar.

Gelişen Teknolojiler ve Gelecek Yollar

Yıldızın ötesinde, radyo ve pulsar sinyalleri, birkaç roman teknolojisi derin uzay navigasyonunu devrime vaat eden ufuktadır.

Bir Navigation Aid olarak Optik İletişim

Lazer iletişimi radyodan çok daha yüksek veri oranları sunar, ancak aynı zamanda navigasyon potansiyeline sahiptir.Bir zemin istasyonu bir uzay aracına kilitlendiğinde, ortaya çıkan iki yönlü bağlantı Deep Space Optik İletişim (DSOC))[DD)[DFLT:0Lunar Laser İletişim Şeytanı (LLCD)[D)[D)[D)[Dönergece) Bu pencereden birkaç santimetreye kadar hız kat daha fazla hız katlanabilir ve projeksiyon cihazı ile entegre edilebilir.

Kuantum Sensörleri ve Atom Saatleri

Bir uzay aracına ihtiyaç duymadan bir sinyalin uçuş süresini ölçebilir, donanım ve güç tüketimini basitleştirebilir.(0) Deep Space Atom Saati (DSAC)), uzaydaki 10'dan daha iyi performans gösteren, gelecekteki versiyonlardan bağımsız olarak bir şekilde, bir akıştaki herhangi bir yere navigasyona ve enerji tüketimine ihtiyaç duymadan, atomlararası elektromanyetik dinamik hızlara yol açmanın ve hıza sahip olması gibi, mümkün olmayan uzun sürelerde hıza sahip olan hıza kadar hıza yol açabilir.

Özerk Bir Navigasyon için Yapay Zeka

Makine öğrenimi giderek daha fazla navigasyon problemlerine uygulanır. Deep sinir ağları, gezegensel bir yüzeyde yıldız takip görüntüleri kullanarak, Dünya Observis-1 uydurulmuş atomik patlamaları tespit etmek ve otomatik olarak uzaysal basınç için kullanılan yaklaşımlara göre kullanılabilir. Örneğin, a planeter yüzeyde fark edilir ve donanıma göre daha pratik güçlenen AI'yı güncelleştirir.

Meydanlar ve düşünceler

Bu yenilikçi yaklaşımların söz konusu olmasına rağmen, rutin hale gelmeden önemli engeller üstesinden gelmelidir. )Autonomy) iki yönlü bir kılıçtır: Dünyaya olan güven azalırken, mevcut enerjilere karşı doğrulanmış olması gerekir. [DDDDDDDDDüzücükler için)[Döneticileri ve özellikle de bir yıldız gecikmeleri için, X-ray detektörü veya kuantum sensörü, mevcut enerjiyi aşacaktır.

[FONT:0)Staj[Dönetici], her görev şu anda kendi navigasyon sistemini geliştirir, ancak ortak bir altyapı - uzay ajansları arasındaki pulsar ephemeris hizmeti veya evrensel bir yıldız katalog güncelleme mekanizması gibi - gelecekteki derin uzay gemilerinin tutarlı bir referans çerçevesini kullanarak gezinmesini sağlamak için gerekli olacaktır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Derin uzay navigasyonu, Dünya'dan gelen tutum ve hız ölçümlerinden, bu güçlü performans için bu güçlü bir şekilde bir araya getiren, çok daha ileri bir navigasyon, Dünya'nın arkasındaki görevlerin bağımsız bir referans çerçevesi sunuyor.