Ist NICER/SEXTANT das erste zivile "Raumschiff", das seine eigene Position im Weltraum ohne GPS oder Uplink-Daten bestimmt?

Computer an Bord von Raumfahrzeugen können ihre Positionen mithilfe einer Kombination aus Uplink-Daten vom Boden und für diejenigen, die näher an der Erde sind, GPS/GNSS bestimmen. (Siehe diese Antwort und diese Frage für Ressourcen).

Der Artikel „ Röntgennavigation könnte neue Grenzen für robotische Raumfahrzeuge eröffnen“ in Science Daily beschreibt, wie NICER Zeitmessdaten verwendet, die von Millisekundenpulsaren mit seinem Röntgenteleskop gesammelt wurden, um ohne Hilfe eine Lösung für seine Umlaufbahn um die Erde zu generieren. Natürlich kann es eine eingebaute Ephemeride (für das Sonnensystem sowie Pulsarraten und -epochen) und ein Erdumlaufbahn-Ausbreitungsmodell (so etwas wie SPG4) verwenden, aber ich glaube, es wurde "mit verbundenen Augen" und gebeten, seine Umlaufbahn und real zu erzeugen. Zeitposition darin nur mit Röntgenstrahlen.

NICER ist derzeit eine Nutzlast auf der ISS, technisch noch kein Raumschiff selbst, und löst daher wirklich die Umlaufbahn und Position der ISS.

Frage: Ich frage mich, ob dies das erste Mal ist, dass ein ziviles System im Weltraum seine eigene Umlaufbahn und Position genau ermittelt , indem es nur Ephemeriden und seine eigenen Beobachtungen im Weltraum verwendet, ohne Datenübertragungen von Erdstationen oder GPS oder andere künstlich erzeugte Navigation zu verwenden Signale?

Ich habe "zivil" ein paar Mal erwähnt, weil ich Diskussionen über Interkontinentalraketen usw. sowie Trägheitsnavigation ausschließen möchte. Ich habe das Deep-Space-Tag hinzugefügt, weil die Nützlichkeit der Röntgennavigation besonders weit von der Erde entfernt wichtig ist, obwohl sie sicherlich in Notfällen oder ungewöhnlichen Situationen im cis-Mondraum verwendet werden könnte.

In dieser und dieser Frage können Sie mehrere Bilder von NICER (sowie ein Video) sehen .

Auszüge aus dem Artikel, der vollständige Artikel ist sicherlich lesenswert für zusätzliche Informationen:

Als Technologie-Premiere hat ein Team von NASA-Ingenieuren eine vollständig autonome Röntgennavigation im Weltraum demonstriert – eine Fähigkeit, die die Fähigkeit der NASA in Zukunft revolutionieren könnte, robotische Raumfahrzeuge in die Weiten des Sonnensystems und darüber hinaus zu steuern.

Die Demonstration, die das Team mit einem Experiment namens Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology oder SEXTANT durchführte, zeigte, dass Millisekunden-Pulsare verwendet werden können, um die Position eines Objekts, das sich mit Tausenden von Meilen pro Stunde im Weltraum bewegt, genau zu bestimmen -- ähnlich wie das Global Positioning System, weithin bekannt als GPS, mit seiner Konstellation von 24 in Betrieb befindlichen Satelliten Ortungs-, Navigations- und Zeitgebungsdienste für Benutzer auf der Erde bereitstellt.

"Diese Demonstration ist ein Durchbruch für die zukünftige Erforschung des Weltraums", sagte SEXTANT-Projektmanager Jason Mitchell, ein Luft- und Raumfahrttechnologe am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. „Als erster Hersteller, der die Röntgennavigation vollständig autonom und in Echtzeit im Weltraum demonstriert, sind wir jetzt führend.“

Diese Technologie bietet eine neue Option für die Weltraumnavigation, die mit bestehenden auf Raumfahrzeugen basierenden Funk- und optischen Systemen zusammenarbeiten könnte.

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Demonstration zum Tag der Veteranen

Bei der SEXTANT-Demonstration, die 2017 am Veteranentag stattfand, wählte das SEXTANT-Team vier Millisekunden-Pulsarziele aus – J0218+4232, B1821-24, J0030+0451 und J0437-4715 – und wies NICER an, sich daran zu orientieren konnten Röntgenstrahlen in ihren ausladenden Lichtstrahlen erkennen. Die von SEXTANT verwendeten Millisekundenpulsare sind so stabil, dass ihre Pulsankunftszeiten mit einer Genauigkeit von Mikrosekunden für Jahre in die Zukunft vorhergesagt werden können.

Während des zweitägigen Experiments generierte die Nutzlast 78 Messungen, um Zeitdaten zu erhalten, die das SEXTANT-Experiment in seine speziell entwickelten Bordalgorithmen einfügte, um autonom eine Navigationslösung zusammenzufügen, die den Standort von NICER in seiner Umlaufbahn um die Erde als Raumstation enthüllte Nutzlast. Das Team verglich diese Lösung mit Standortdaten, die vom bordeigenen GPS-Empfänger von NICER gesammelt wurden.

Das Ziel war zu demonstrieren, dass das System NICER innerhalb eines 10-Meilen-Radius lokalisieren konnte, während die Raumstation mit etwas mehr als 17.500 Meilen pro Stunde um die Erde raste. Innerhalb von acht Stunden nach Beginn des Experiments am 9. November konvergierte das System auf einen Ort innerhalb der angestrebten Reichweite von 10 Meilen und blieb für den Rest des Experiments deutlich unter dieser Schwelle, sagte Mitchell. Tatsächlich zeigte „ein guter Teil“ der Daten Positionen, die auf drei Meilen genau waren.