Nach meinem Verständnis könnte ein Bodengerät, indem zwei Satelliten gleichzeitig ein Signal aussenden (mit Atomuhren), die Differenz der Ankunftszeiten messen, um seine eigene Position auf der Achse parallel zur Linie zwischen den beiden Satelliten zu bestimmen. Bei drei oder mehr Satelliten würde das Bodengerät seine eigene Position auf zwei Achsen bestimmen.
Erstens: Gibt es eine Möglichkeit, etwas Ähnliches mit einem einzigen Satelliten zu erreichen (wenn auch weniger genau), und wurde dies getan? Könnte ein einzelner Satellit das gleiche Signal von entgegengesetzten Enden seiner eigenen Struktur senden und einen ähnlichen Effekt erzielen (Einachsenlokalisierung), oder bedeutet die winzige Entfernung zwischen zwei Seiten eines Satelliten, dass der Unterschied in der Ankunftszeit zu gering wäre, um gemessen zu werden? ?
Zweitens: Wäre ein CubeSat-GPS-Netzwerk sinnvoll, oder ist die Größenbeschränkung ein Dealbreaker für die erforderliche Energie-/Gewichtsbeschränkung? Könnte eine einfachere Version erstellt werden, die Sinn machen würde? Ich habe keine früheren Implementierungen solcher Netzwerke gefunden :/
Ich hoffe, diese Fragen sind nicht zu dumm, ich freue mich über jede Kenntnis oder Hinweise auf Lernressourcen, wenn die Fragen ohne mehr Hintergrundinformationen nicht wirklich beantwortet werden können.
Wenn Sie viel Zeit haben, reicht ein einziger Satellit im Low Earth Orbit (LEO), um Ihre Position auf eine Achse einzugrenzen. Dies kann erreicht werden, indem man still bleibt und zwei (oder mehr) Messwerte von verschiedenen Punkten in seiner Umlaufbahn nimmt (was funktionell dasselbe ist wie Messwerte von zwei Satelliten mit synchronisierten Uhren zur gleichen Zeit). Also ja, es ist möglich, aber wie wir im nächsten Abschnitt sehen werden, kann eine Konstellation nicht nur besser sein, sondern sie kann (theoretisch) besser sein als unser aktuelles Navigationssystem.
Das Papier "Constellation Design for Mars Navigation using Small Satellites" schlägt die Verwendung von 15 CubeSats vor, um eine kontinuierliche Abdeckung der Marsoberfläche für Navigationszwecke bereitzustellen.
Das Prinzip der Verwendung einer Konstellation für die Navigation (wenn auch in LEO) wird auch durch dieses Papier unterstützt: "Single-Satellite Integrated Navigation Algorithm Based on Broadband LEO Constellation Communication Links", so dass es definitiv machbar ist.
Wenn mehr Konstellationen auftauchen und mehr Forschung betrieben wird, werden wir wahrscheinlich sehen, dass diese Idee verfeinert wird.
Gwynne Shotwell von SpaceX sagte in einem Interview :
„Sobald wir Menschen zum Mars bringen, brauchen sie eine Kommunikationsfähigkeit … Tatsächlich denke ich, dass es sogar noch wichtiger sein wird, eine Konstellation wie Starlink um den Mars herum zu haben.“
So kann es durchaus sein, dass dieses Kommunikationsnetz für die Navigation ausgebaut wird. Während die aktuellen Starlink-Satelliten etwas über der typischen Größe von CubeSats (260 kg gegenüber 8 kg) liegen, sind sie wesentlich kleiner als bestehende GPS-Satelliten (1.630 kg), und mit technologischen Fortschritten werden sie sowohl in Größe als auch Gewicht deutlich reduziert.
Bensas
Freddy R
Ng Ph