Synchronisieren der Kommunikation von Raumfahrzeugen

Wenn die NASA einem entfernten Raumschiff wie Juno Befehle erteilt, wie wird das in Bezug auf Timing und Protokoll gemacht?

Machen sie zum Beispiel:

  1. einen Befehl erteilen, nach Empfang des Signals 15 Sekunden lang zu brennen (in diesem Fall müssten sie die 45-minütige Lichtlaufzeit berücksichtigen)?

  2. Geben Sie einen Befehl, 15 Sekunden lang zu brennen, und überlassen Sie das Timing dem Fahrzeug (z. B. vielleicht an einem bestimmten Ort, den das Fahrzeug bestimmt)?

  3. etwas anderes?

Antworten (1)

Im Allgemeinen wird Option 3 verwendet: Es wird eine Folge von Befehlen hochgeladen, die alle an bestimmte Zeiten gebunden sind. "15 Sekunden lang um Datum x Uhrzeit y brennen".

Im Gegensatz zu Ihrer Option 1 ermöglicht dies der Missionskontrolle, Befehle im Voraus hochzuladen. Zum Beispiel enthielt das Pluto-Vorbeiflugprogramm von New Horizons Tausende von Befehlen, die ein genaues Timing erforderten, und das Raumschiff musste häufig seine Lage ändern, um seine Instrumente auf seine Ziele zu richten. Das bedeutete, dass die Hauptantenne die meiste Zeit nicht auf die Erde zeigte und keine Befehle in Echtzeit empfangen konnte.

Raumfahrzeuge außerhalb der Erdumlaufbahn wissen nicht, wo sie sich befinden (Position wird von der Missionskontrolle bestimmt, Raumfahrzeuge haben keine Sensoren, die die Position genau bestimmen können), was Option 2 schwierig macht.

Option 1 wurde für einige Missionen genutzt, zB wurden die Lunokhod Moon Rover in Echtzeit gesteuert. Seitdem hat jede Mission Bordcomputer verwendet, um Befehle zu speichern und auszuführen.

Raumfahrzeuge und Rover können eine gewisse Autonomie haben, z. B. kann den Mars-Rovern gesagt werden, dass sie in Richtung X fahren, und sie fahren autonom zu diesem Punkt, umfahren Hindernisse, halten für interessante wissenschaftliche Ziele an oder wenn der Rover keinen Safe finden kann Weg.

Es gibt eine weitere Option: Hochladen von Befehlen zum Starten eines Brennens am Datum x Uhrzeit y und Verwenden von Onboard-Beschleunigungsmessern zum Beenden des Brennens, wenn ∆V z erreicht (dh die Brenndauer ist nicht vorgegeben). Einige Projekte haben Budgets, die groß genug sind, um sich Beschleunigungsmesser leisten zu können. Wenn sie ein präzises Manöver benötigen, können sie diese Methode anwenden.
@TomSpilker Wie teuer ist ein weltraumtauglicher Beschleunigungsmesser?
@TomSpilker, meiner Erfahrung nach verwenden die meisten Raumfahrzeuge aufgrund der Abtastrate von Beschleunigungsmessern eine zeitgesteuerte Verbrennung anstelle der Beschleunigungsmesser. Wenn die Abtastrate nicht hoch genug ist oder Ihr Datenbus überlastet ist und die Daten den Controller nicht erreichen, kann Ihr Brennvorgang viel länger andauern. Dies ist besonders wichtig bei pulsartigen Verbrennungen. Ich habe jedoch fliegende Designs gesehen, bei denen der Beschleunigungsmesser als primär und das Timing als Backup verwendet wird.
@ChrisR Cassini könnte beides tun, zeitgesteuert oder beschleunigungsmessergesteuert. Aber schauen Sie sich das Budget an, das wir hatten! Wir konnten uns die Beschleunigungsmesser und den internen Datenbus leisten, um eine Abtastung mit hoher Rate zu bewältigen.
@TomSpilker interessant! Ja, großes Budget, aber Junge, was für eine schöne und fruchtbare Mission!
Bemerkenswerterweise verwendete Hayabusa von JAXA eine katastrophale Kombination aus #1 und autonomen Aktionen. Sie befahlen der Sonde, in die Nähe des Asteroiden Itokawa zu sinken, und befahlen ihr dann, den Minerva-Lander freizusetzen. Bevor der Freigabebefehl eintraf, führte Hayabusa ein Höhenkorrekturmanöver durch und ließ dann die Minerva-Sonde während des Aufstiegs los und schleuderte sie in den Weltraum, anstatt sie auf den Asteroiden fallen zu lassen.
(Das war tatsächlich der zweite Versuch, Minerva einzusetzen, der erste wurde automatisch abgebrochen, da die Navigationskameras Schwierigkeiten hatten, den Asteroiden zu verfolgen. Sie hätten möglicherweise auf direkte Kontrolle umgestellt, um zu versuchen, dieses Problem zu umgehen.)
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