Lunar-Satellitennavigationssystem
Fred
Inspiriert von einigen Fragen:
- Meinen die Leute es wirklich ernst mit dem Abbau des Mondes?
- Wie kann man abschätzen, dass der Empfang von GNSS-Signalen der Erde während der Mondumrundung immer noch Standorte mit einer Unsicherheit von etwa 200 Metern liefert?
Sollte der Mond schließlich durch Oberflächenbergbaumethoden oder einfach für alltägliche Navigationszwecke abgebaut werden, sollten jemals Mondbasen eingerichtet werden, wäre eine Art Satellitennavigationssystem für den Mond, ähnlich wie GNSS, GPS, GLONASS, sehr nützlich. Mondmasken stellen Herausforderungen dar, wenn es darum geht, Satelliten für beträchtliche Zeiträume in der Umlaufbahn, insbesondere in stabilen Umlaufbahnen, um den Mond zu halten.
Gibt es eine Möglichkeit, ein Mond-Satellitenpositionierungssystem einzurichten, das jahrzehntelang in Betrieb sein könnte? Würden die Satelliten zusätzlichen Treibstoff mitführen müssen, um ihre Umlaufbahnen regelmäßig anzupassen und "wieder zu stabilisieren"?
Antworten (1)
äh
tl;dr: Beginnen Sie mit einer terrestrischen GNSS-Konstellation in einer mittleren Mondumlaufbahn, aber fügen Sie weitere Satelliten in polaren Umlaufbahnen hinzu, um sicherzustellen, dass Sie immer noch eine gute Position am Grund eines Kraters an einem der Pole erhalten.
Die Hauptraumfahrzeuge für alle GNSS-Systeme der Erde befinden sich in einer mittleren Erdumlaufbahn (MEO), und dies ermöglicht, dass genügend Mitglieder einer relativ kleinen Konstellation zu jeder Zeit für die meisten Orte auf der Erde sichtbar und weit über dem Horizont sind, und für sie bewegen sich ziemlich langsam über den Himmel.
Der Mond hat keine Atmosphäre, also kein Problem mit veränderlichem Wasser entlang der Wege und ionosphärischen Störungen, die die Signalzeiten von verschiedenen Satelliten verzerren, aber es gibt immer noch horizontblockierende Krater, in die die Leute hineinfahren werden, also denke ich, dass das Modell terrestrisch ist GNSS-Konstellationen sind praktikabel, obwohl Sie möglicherweise mehr benötigen und sie in polare Umlaufbahnen bringen.
Die Antwort auf Was (eigentlich) macht Iridium zum „weltweit einzigen wirklich globalen Unternehmen für mobile Satellitenkommunikation“? ist, dass sie sich in polaren Umlaufbahnen befinden, nicht 55° und 56° wie terrestrisches GNSS. Die Antwort auf Warum haben Umlaufbahnen im Sternbild Iridium eine Neigung von 86,4°? ist, dass etwas anderes als 90° verwendet wird, um eine Kollision zu vermeiden, und 86,4° speziell verwendet wird, um die äquatorialen Pässe parallel zum Meridian zu machen (indem die Rotationsgeschwindigkeit der Erde beim Überqueren angepasst wird).
Gibt es eine Möglichkeit, ein Mond-Satellitenpositionierungssystem einzurichten, das jahrzehntelang in Betrieb sein könnte? Würden die Satelliten zusätzlichen Treibstoff mitführen müssen, um ihre Umlaufbahnen regelmäßig anzupassen und "wieder zu stabilisieren"?
Ja! und ja!
- Machen operierende GPS-Satelliten jemals Orbitalmanöver, um die Position zu halten?
- Warum weisen GPS-Satelliten mit der Zeit eine zunehmende Exzentrizität auf?
In MEO brauchen die GNSS-Satelliten wirklich sehr wenig Positionshaltung. Die Klumpigkeit höherer Ordnung des Gravitationsfeldes der Erde ist dort draußen sehr schwach, Störungen kommen immer noch von der Schwerkraft der Sonne und des Mondes und vom Sonnendruck. Die Antwort darauf ist, dass die Stationshaltung gelegentlich, vielleicht jährlich, erfolgt, nur um sie alle in einem schönen, gleichmäßig verteilten und leicht vorhersehbaren Muster für alte, ältere Empfänger zu halten. Ein modernes GNSS-System (für Erde oder Mond) könnte mit Blick auf intelligentere und hochwertigere Empfänger entwickelt werden.
Die Mondgas- Mondmasken , die in ihrem Gravitationsfeld im Vergleich zu dem der Erde extrem klumpig sind, sind jedoch ziemlich lokalisierte Phänomene in der Nähe der Mondoberfläche und werden daher durch Terme sehr hoher Ordnung in den räumlichen Harmonien des Soßenfelds des Mondes widergespiegelt. Mit anderen Worten, sie wären in einer mittleren Mondumlaufbahn weit von der Oberfläche entfernt kein Problem.
Nun könnte die Größe und Häufigkeit der Manöver zum Halten der Position tatsächlich größer sein. Wenn der Mond ein kleiner Effekt auf einer mittleren Erdumlaufbahn ist, dann wird die Erde ein 81 x kleiner Effekt auf einer mittleren Mondumlaufbahn sein.
Diese Störung könnte so vorhersagbar, vergänglich und unter den Satelliten verteilbar sein, dass sich dies nicht als großes Problem herausstellt.
Und da vollelektrische Antriebssatelliten zunehmend zum Standard werden, um Kommunikationssatelliten von Starlink in LEO bis hin zu großen kommerziellen und Regierungssatelliten in GEO herzustellen, denke ich, dass das höhere Delta-V pro Jahr in der mittleren Mondumlaufbahn nicht der Fall sein wird eine Herausforderung für eine moderne Satellitenkonstellation.
Aus „ Die Grenzen der Satellitennavigation: GPS-Herausforderungen in der Arktis“ von All About Circuits
Abbildung 1. Skyplots der GPS-Satellitenkonstellation für Kopenhagen bei 56° N (links) und für Longyearbyen bei 78° N (rechts). Mit der Software Leica Geo Office erstellte Diagramme.
äh
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