Warum eine so große beobachtete Dopplerverschiebung von Apollo 17, die den Mond umkreist?

Den Links in diesem Kommentar von @Uwe folgend, habe ich einige interessante Informationsquellen über Amateurfunker gefunden, die versuchen, Apollo-Übertragungen abzuhören. Einer davon ist Sven Grahns Tracking Apollo-17 aus Florida .

Ham richtet eine 9-Meter-Schüssel ein, um Signale vom Mond zu empfangen, und eine Dopplerverschiebungsmessung (Offset) des empfangenen Signals bei etwa 2287,5 MHz, während das Raumschiff die nahe Seite des Mondes umkreist. Von Tracking Apollo-17 aus Florida .

Es sieht so aus, als würde es mindestens 50 kHz Dopplerverschiebung für eine Umlaufbahn der nahen Mondhalbkugel geben, wenn man den Graphen betrachtet.

50 kHz dividiert durch 2287,5 MHz sind etwa 22,9 ppm. Multipliziere das mit der Lichtgeschwindigkeit und ich bekomme eine Geschwindigkeitsänderung von 6557 m/s. Bei einem GM_Mond von 4.905E+12 m^3/s^2 und einer Höhe von 60km schätze ich die Orbitalgeschwindigkeit auf nur 1650 m/s.

Das macht die Schätzung der Änderung der Sichtliniengeschwindigkeit viermal größer als die Orbitalgeschwindigkeit. Ich kann es zweimal verstehen, da es vom Kommen zum Gehen wechselt. Aber nicht viermal.

Frage: Was ist die Erklärung für eine so große Dopplerverschiebung?

Bilder von Sven Grahns Tracking Apollo-17 from Florida

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Sven Grahn benötigte einen sehr stabilen Referenzoszillator, um eine Dopplerverschiebung von nur 23 ppm zu messen. Wahrscheinlich mindestens ein Ofen-Xtal-Oszillator, der das Xtal auf konstanter Temperatur hält. Aber ich erinnere mich an einen Bericht über einen Amateurfunker, der einen Xtal-Oszillator benutzte, der etwa 1 oder 2 Meter in den Boden eingegraben war, um den Kristall auf einer sehr konstanten Temperatur zu halten. Natürlich sollte der Oszillator einige Tage vorher vergraben werden, um die Temperatur zu stabilisieren.
13 dB Dämpfung für 25 m Koax oder 52 dB für 100 m, das ist ziemlich viel. Heutzutage gibt es Kabel mit nur noch 5,5 dB auf 25 m oder 22 dB auf 100 m bei 2,3 GHz. Aber flexible Wellenleiter wären bei höherem Preis besser.

Antworten (1)

Aus deinem Link:

Wenn die Umlaufbahn in der 128,2-Minuten-Periode perfekt kreisförmig gewesen wäre, wäre die Dopplerverschiebung für einen einfachen Sender = 2287,5 x 1000 x 1,58/300000 = ± 12 kHz gewesen. Für einen kohärenten Transponder wäre die Dopplerverschiebung fast doppelt so groß (Dopplerverschiebung sowohl auf der Aufwärtsstrecke als auch auf der Abwärtsstrecke), dh 46 kHz.

Bewegte sich Apollo 8 auf die Erde zu, beträgt die Verschiebung +12 kHz, bei einer Entfernung von -12 kHz beträgt die Differenz 24 kHz und das Doppelte davon 48 kHz.
Ok das sehe ich jetzt, danke! Auch das klingt vage bekannt. Das Apollo-Downlink-System empfing ständig ein Uplink-Signal von der Erde und erzeugte eine Downlink-Frequenz mit einem stabilen Offset. Dies bietet der NASA eine kontinuierliche Überwachung ihrer Dopplerverschiebung, ohne dass ein separates System aufgebaut werden muss. Die Dauer von 128 Minuten erscheint mir für diese Höhe immer noch lang, aber darauf gehe ich später noch ein.
@uhoh: Diese Methode ist sehr alt, die deutsche V2 des Zweiten Weltkriegs verwendete diese Dopplerverschiebungsmethode zum Abschalten des Motors bei der richtigen Geschwindigkeit. Ein Signal wurde vom Boden zur Rakete gesendet, die Frequenz wurde verdoppelt und zurück zum Boden gesendet. Die Bodenstation verglich beide Frequenzen und maß die Dopplerverschiebung. Wenn der Referenzwert erreicht war, wurde ein Abschaltbefehl vom Boden an die Rakete gesendet. Präzise Messung der Dopplerverschiebung ohne die Notwendigkeit zweier sehr stabiler Atomuhren am Boden und in der Rakete.
Warum eine so große beobachtete Dopplerverschiebung von Apollo 17, die den Mond umkreist?
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