Wie viel von der Reise ist bei Weltraummissionen vorprogrammiert und wie viel ist "direkte" Kontrolle?

Wie viel von der Reise zum endgültigen Ziel ist bei Weltraummissionen wie der Rosetta-Mission vorprogrammiert oder im laufenden Betrieb neu berechnet? War für das Rosetta-Beispiel die gesamte Sequenz der Schwerkraftunterstützungen (und Verbrennungen, um die Flugbahn auszurichten, um die Unterstützungen auszuführen) vorprogrammiert, oder wurde die Flugbahn nach jedem Manöver neu berechnet? Könnte die gesamte Reise "ohne Hände" durchgeführt werden (ohne die anderen verschiedenen Dinge zu zählen, die während der Reise erledigt werden müssen, wie Wissenschaft, Telemetrieprüfungen usw., nur die Flugbahnplanung und Manöverausführung)?

Das "on the fly" bedeutet normalerweise etwas zwischen ein paar Tagen und ein paar Monaten, bevor bestimmte Manöver ausgeführt werden. Zum Beispiel im Fall von Rosetta, da sie die Form des Kometen nicht kannten, waren sie nicht in der Lage, die Umlaufbahnen im Voraus zu berechnen, aber sie erstellten einen Plan von monatelangen Umlaufbahnmanövern, sobald die Daten verfügbar waren.
@SF Nun, natürlich sind die Operationen am Ziel "on the fly", da wir oft nicht wissen, wie das Ziel ist (das ist der Grund, warum wir solche Missionen starten). Ich war mehr besorgt über die Reise von der Erde zum Ziel und deren Planung.

Antworten (1)

Die Fahrt zum Zielort ist dabei immer komplett vorgeplant. Alle Schwerkraftunterstützungen, nahe Vorbeiflüge usw. werden vor dem Start geplant - und oft lange bevor das Sondendesign abgeschlossen ist, da die Anforderungen an die Flugbahn oft die Designüberlegungen beeinflussen: Fähigkeit zum Winterschlaf, Delta-V der Triebwerke , Hitzetoleranz, wenn die Sonde Unterstützung von der Venus erhalten soll, Ausrüstung zur Auswahl wissenschaftsspezifischer Ziele aus gegebenen Gelegenheitszielen (Asteroidenvorbeiflüge) und die gesamte Lebensdauer der Ausrüstung, da die Flugbahn die Reisezeit bedeutet.

Das heißt aber nicht, dass die Sonde alles komplett autonom machen kann.

Im Missionsplan gibt es Ereignisse der "Kursanpassung". Jedes Manöver, wie eine Schwerkraftunterstützung, ein Abflugbrenner oder ein Flugzeugwechsel, wird mit einem bestimmten Fehler ausgeführt. Bei diesen Entfernungen bedeuten ein paar Millisekunden Fehler beim Abflug Hunderte von Kilometern Fehler am Ziel. Nachdem ein Manöver durchgeführt wurde, wird die Abweichung von der geplanten Trajektorie bestimmt. Parameter der Korrekturverbrennung werden festgelegt, und die Sonde führt das Manöver an der vorgeplanten Stelle und Zeit durch, jedoch gemäß Parametern, die erst nach dem Manöver erhalten wurden, das den Fehler eingeführt hat.

Danke für die Antwort, aber der Kursanpassungsteil interessiert mich. Wer (dh das Schiff oder die Missionskontrolle) misst die Flugbahnabweichung und wer berechnet die angemessenen Korrekturbrennparameter? Könnte das Schiff all dies selbst tun (dh gibt es irgendeine Art von Autokorrektur) oder verlässt es sich auf die Missionskontrolle, um diese Dinge dafür zu tun?
@zegkljan: Missionskontrolle. Die Bestimmung der Sondenposition beinhaltet ein Signal zur/von der Erde und wird auf der Erde durchgeführt, außerdem verfügen die Sonden nicht über die Supercomputer, die das Kontrollzentrum zur Berechnung der Ausrichtung benötigt. Technisch gesehen wäre es machbar, aber ziemlich sinnlos, wenn Sonden mit Doppler-Interferometrie-Ausrüstung ausgestattet wären und Erdbodenstationen ihre Signale einfach abprallen lassen würden, ohne sie zu verarbeiten. Mehr zum Thema tl;dr: Sonde weiß nicht, wo sie ist, Kontrollzentrum schon.
Würde eine Weltraumsonde wirklich "Hitzetoleranz" benötigen, um eine Schwerkraftunterstützung von der Venus zu erhalten? Ich hätte [naiverweise] gedacht, dass die Sonde auf einen solchen Radius schleudern würde, um einen solchen Effekt zu ignorieren.
@Coxy: Ich weiß sehr wenig darüber, würde mir aber SF vorstellen. bezieht sich darauf, dass die Sonde an diesem Punkt deutlich näher an der Sonne ist. ​ ​ ​ ​
@RickyDemer: Das ist richtig. Im Allgemeinen erfordert das Eintauchen unter die Umlaufbahn der Venus von der Sonne zusätzliche Überlegungen zum Wärmemanagement.
Die Sonne ist heiß genug, um mich in der Erdumlaufbahn zu schmelzen : Ich würde sicherlich ein klimatisiertes Raumschiff brauchen, um der Venus so nahe zu kommen.
Fun Fact: Ungefähr eine Woche bevor New Horizons den Pluto-Vorbeiflug machte, verloren wir den Kontakt zu ihm. iirc (und das kann ein bisschen daneben liegen), wir hatten eine Kurskorrektur oder etwas Ähnliches gesendet, und es überlastete den Computer der Sonde und versetzte ihn für eine Weile in Standby. Es dauerte zu diesem Zeitpunkt auch ungefähr 9 Stunden , um mit ihm zu kommunizieren . Ich kann mir nicht vorstellen, für ein solches Projekt im Dev/QA-Team zu sein. :-)
Sie brauchen nicht so etwas wie einen Supercomputer, um Flugbahnanpassungen für eine laufende Mission vorzunehmen. Es steht viel Zeit zur Verfügung und die Berechnungen sind nicht so komplex; du könntest sie von Hand machen. Die Berechnung eines Gesamtplans für einen mehrfachen Vorbeiflug mit Schwerkraftunterstützung geht jedoch über die Rechenleistung an Bord hinaus.
@RussellBorogove: einverstanden - obwohl die Bestimmung der Sondenbahn eine ziemlich komplexe Aufgabe ist, die einige benutzerdefinierte Hardware an Bord erfordern würde.
Ich denke, Sie sollten besser auf den Unterschied zwischen " vorprogrammiert ", wie vom OP gefragt, und " vorgeplant ", damit Ihre Antwort beginnt, eingehen. Diese Konzepte sind völlig unterschiedlich und es ist irreführend, von einem zum anderen zu wechseln. Warum nehmen Sie sich nicht einen Moment Zeit, um das zu klären? Natürlich war es im Voraus geplant, und natürlich werden Pläne angepasst, manchmal leicht, manchmal (zB Juno) dramatisch. Und natürlich ist nicht viel vorprogrammiert, obwohl in einigen Fällen eine gewisse Vorprogrammierung vorhanden ist.
@uhoh: Interessanter Punkt - und ich weiß es nicht, aber "wenn ich sie wäre", würde ich die komplette Route programmieren, zumindest bis zum Ziel im hohen Orbit. Stellen Sie sich vor, die Sonde verliert die Verbindung zur Missionskontrolle. Der Fehler kann verschwinden oder auch nicht, aber das Transferfenster wird in den kommenden Jahren nicht wieder erscheinen.
Wie viel von der Reise ist bei Weltraummissionen vorprogrammiert und wie viel ist "direkte" Kontrolle?
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