Wie genau kennen wir die Masse der ISS?

Jeder weiß, dass im Weltraum jedes Gramm zählt. Für präzise Bewegungsberechnungen ist es notwendig zu wissen, wie viel Masse ein Objekt in der Umlaufbahn hat.

Wie genau kennen wir also die Masse der ISS? Ich bin sicher, wir können sein Gewicht auf ein paar Dutzend Kilogramm schätzen. Aber es gehen viele Sachen rein und raus und es könnte sogar ein bisschen was lecken. Wie viel Aufwand wird in die Buchhaltung der Masse von ISS gesteckt? Zur Verdeutlichung, ich spreche von allem, was sich in diesem Moment auf oder in der ISS befindet, einschließlich Menschen, Fracht oder angeschlossenen Raumfahrzeugen.

Und welche Präzision ist nötig, um die ISS am Laufen zu halten? Wenn wir diese Präzision nicht erreichen könnten, welche Probleme gäbe es dann beim Betrieb der ISS?

Ich denke, die Genauigkeit liegt unter 1g.
@peterh Wenn Sie eine Quelle dazu haben, können Sie eine Antwort hinzufügen?
Jetzt nicht, um 20:00 UTC werde ich versuchen, etwas zu graben.
Ich bin mir ziemlich sicher, dass das OP aufgrund des Wortlauts der Frage mehr daran interessiert ist, wie genau die Masse bekannt ist, als an der Anzahl der Dezimalstellen, mit denen die Summe ausgedrückt wird.
@peterh: Die ISS entlüftet Gase in den Weltraum, die Genauigkeit könnte nicht weniger als 1 g betragen.
@Uwe Ok, aber das Positionieren der Station (sowohl in der Flugbahn als auch in der Ausrichtung durch die Giros) ist eine sehr kostspielige Sache, daher erfordert es wahrscheinlich sehr genaue Berechnungen, und diese erfordern sehr genaue Eingabedaten. Und die Berechnung der Masse könnte wahrscheinlich einfach erfolgen, indem die Kräfte auf der Station gemessen und ihre Beschleunigungen berechnet werden. Wenn zum Beispiel ein orbitales Korrekturmanöver stattfindet, muss sehr genau bekannt sein, wie lange es durchgeführt werden soll, und es erfordert, die Masse der ISS genau zu kennen. Vielleicht reicht auch eine nicht ganz genaue Kenntnis, und der Vortrieb am Ende
@Uwe Orbital-Korrekturmanöver könnten eingeschaltet werden, wenn der erforderliche Geschwindigkeitsvektor erreicht ist (ich denke, die Geschwindigkeit der ISS kann sehr genau gemessen werden, vielleicht mit $\frac{cm]{s}$-Präzision, mit Interferometrie). Aber es ist nur meine Einschätzung, ich hoffe, dass bald eine gute Antwort erscheint.
Geschwindigkeitsänderungen können sehr genau gemessen werden, aber der Schub ist nicht mit der gleichen Genauigkeit bekannt. Daher ist es nicht möglich, die Masse aus Schub- und Geschwindigkeitsänderung mit sehr hoher Genauigkeit zu berechnen.
Auf der Erde kann alles Material, das zur ISS transportiert wird, vor dem Start mit guter Präzision gewogen werden. Aber die Masse des gesamten Mülls, der von der ISS entfernt wurde, konnte in der Schwerelosigkeit nicht genau gemessen werden. Es gibt auch Gase, die von der ISS abgelassen werden. Daher konnte die tatsächliche Gesamtmasse der ISS nur mit geringer Genauigkeit bestimmt werden.
@peterh: Seit mindestens mehreren Jahrzehnten werden diese Dinge mit adaptiven Algorithmen durchgeführt, die "so viel wie nötig" Schub und Drehmoment anwenden, basierend auf groben Schätzungen der Eingabe und der Systemreaktion darauf. Anstatt für eine voreingestellte Anzahl von Sekunden in einem voreingestellten Gimbal-Winkel zu beschleunigen, der den Schwerpunkt durch den Massenmittelpunkt führt, und einem voreingestellten Schub, beginnen Sie während des Reboosts mit der Beschleunigung, drehen den Gimbal, um ihn zu stoppen und jeglichen Spin zu entfernen, den Sie möglicherweise ursprünglich verursacht haben , und brennen Sie weiter, bis die Telemetrie sagt, dass Sie sich im richtigen Orbit befinden.

Antworten (1)

Ich sprach mit Mike Lammers, dem Flugdirektor der ISS, und fragte ihn nach der Massenunsicherheit der ISS; Er erwähnte, dass es sich um ±5000 kg oder etwa 1 % der Gesamtmasse von 411.000 kg handelt.

Der größte Teil der Unsicherheit entsteht durch den Abfall, der zur Erde zurückkehrt. Jedes Frachtfahrzeug geht mit Tonnen von Rückfracht und Müll zurück. Es gibt keine Waage auf der ISS, also füllt die Besatzung Frachttransfertaschen mit weggeworfenem Schaum, nassem Müll, unbenutztem Essen, alter Kleidung, alter Ausrüstung usw. Es gibt einige angenommene Dichten der Taschen, und sie sind nicht besser bekannt als ±10 %.

Die Massenverteilung auf der ISS zu kennen ist nicht so entscheidend; Die Masse hat den größten Einfluss auf den Neustart. Die meisten Reboosts verwenden jedoch eine Closed-Loop-Führung, sodass alle Abweichungen von den Führungssystemen korrigiert werden und die Masse aktualisiert wird, indem die Reboost-Leistung betrachtet wird.

Die Massenverteilung ist auch nicht sehr wichtig, da die Raumstation keine sehr strengen Ausrichtungsanforderungen hat. Die Bordsysteme sind fehlerrobust ausgelegt, vor allem da die Besatzung tonnenweise Fracht in der Raumstation bewegen kann und der Roboterarm sich bewegen kann usw.

Die Massenverteilung ist jedoch entscheidend für Fahrzeuge, die in die Atmosphäre eintreten, sowohl bemannte als auch unbemannte.

Sehr schöne und sehr überraschende Antwort! Einige leicht verwandte Informationen in den Antworten auf Verfolgt eine Website die Masse der ISS? wo die Masse im Juni mit 417.501,56 kg angegeben wurde, achtstellig genau
Ich habe über "... und die Masse wird aktualisiert, indem ich mir die Reboost-Leistung ansehe" nachgedacht. Das klingt ein bisschen so, als würde man sagen, dass die Masse der ISS gemessen wird, indem das Delta-V für eine bestimmte Brenndauer oder eine bestimmte verbrannte Kraftstoffmenge betrachtet und ein Motor-Isp angenommen wird. Ist das was passiert?
Soweit ich weiß, ist die Position der ISS auf mehr als 3.000 Fuß bekannt. Ich nehme an, sie kennen das Vertrauen, das sie erzeugen, mit einer gewissen Genauigkeit, kombiniert mit dem gemessenen Delta-V könnten Sie die Masse ableiten
@ Mark Omo: Aber wie genau ist der Schub bekannt? Etwa 5 %, 2 % oder sogar besser als 1 %?
@Uwe keine Ahnung beide Fragen klingen nach guten Kandidaten für eine neue Frage
@uhoh Ich verstehe, was du sagst, alle Informationen in der Antwort kamen direkt von Mike Lammers, einschließlich des Teils über die Aktualisierung der Masse vom Neustart
@MarkOmo okay, also hast du recht, es könnte die Grundlage einer neuen Frage sein. Wenn die Masse der ISS wirklich nur zu 1% bekannt ist, dann ist das möglich, das ist kein Widerspruch. Ich wollte hauptsächlich nur überprüfen, ob Sie das gemeint haben. Vielen Dank!
Wie genau kennen wir die Masse der ISS?
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