Wie werden präzise Flugbahnmessungen von transneptunischen Raumfahrzeugen durchgeführt?

Diese Frage stellt sich die Frage, ob die Voyager plötzlich auf unerwartete Schwerkraft von einem unsichtbaren Objekt gestoßen wäre, wie würde sie erkannt werden, und es gibt mehrere Antworten.

Für die am weitesten entfernten Sonden – diejenigen, die jetzt weiter von der Sonne entfernt sind als Neptun – wie werden (oder wurden) eigentlich präzise Flugbahnmessungen durchgeführt ? Ich suche eine kurze Antwort mit Links. Natürlich sind weitere Informationen immer willkommen, aber ich brauche eine oder ein paar "Punchlines". Zum Beispiel „Ranging mittels Timing einer codierten Pulsfolge, die von der Erde gesendet, von Raumfahrzeugen empfangen und auf einer anderen Frequenz wieder ausgestrahlt wird“ ( Frage und Antwort ) oder „Dopplerverschiebung mittels derselben“ oder „scheinbare Position durch VLBI“.

Ich suche in diesem Fall nicht nach Antworten vom Typ "Nun, zum Beispiel könnten Sie ...", nur wie es tatsächlich gemacht wurde oder wurde.

Bei Geschwindigkeitsanomalien, die per Doppler auf der hier von @JohannesD erwähnten Skala von Milli-Hz gemessen werden, vermute ich, dass die Doppler-Messungen nicht auf einer internen, hochpräzisen Uhr im Raumfahrzeug basieren, da die Stabilität der entfernten Zeitbasis immer aufgerufen werden könnte Frage, sondern verlassen Sie sich stattdessen auf die erneute Übertragung eines bodengestützten Signals durch jedes Raumfahrzeug, mit einer cleveren Möglichkeit, möglicherweise die Frequenz / das Band auf präzise Weise zu ändern.

Nur als Referenz, hier sind einige verwandte hypothetische Elemente: sichtbare Bildgebung und Infrarot-Wärmebildgebung sind für diese Frage quantitativ ausgeschlossen . Ranging wird auch hier und hier erwähnt .

Aus dem Bild unten (von hier ) zähle ich fünf Raumschiffe, die jetzt hinter Neptun liegen, von denen vier die Technologie der 1970er Jahre verwenden.

Sondensonde des Sonnensystems

Die Pioneer-Raumschiffe werden nicht mehr verfolgt. Es sind also nur drei.
@MarkAdler überprüfen Sie die verwendete Zeitform noch einmal - ich habe versucht, Messungen einzubeziehen, bevor die Verfolgung gestoppt wurde. Zum Beispiel: "... wie wurden (oder wurden) präzise Trajektorienmessungen tatsächlich durchgeführt? " oder "... wie tatsächlich sie durchgeführt wurden oder wurden. "
Habe "entfernte" Instanzen von "eigentlich".

Antworten (1)

Doppler und Ranging werden routinemäßig verwendet. Sie sind beide bidirektional, wobei der Doppler die Frequenz umdreht und der Entfernungsmesser ein Pseudorauschsignal umdreht. Dies ist nur für diese Raumfahrzeuge kompliziert, da sich die Sendestation auf der Erde außer Sichtweite dreht (und hinein und wieder heraus!), wenn das Rücksignal die Erde erreicht und dann von einer Antenne in einem anderen Komplex empfangen wird. Δ DOR (Delta-Differential One-Way Ranging) wurde verwendet, um Positionsmessungen auf der Ebene des Himmels (in einer Dimension) zu erhalten. Optische Navigation wurde von New Horizons verwendet, wobei Bilder der Ziele beim Anflug verwendet wurden, um ihre Position relativ zum Raumfahrzeug zu bestimmen.

Großartig - ich hatte gehofft, dass du posten würdest! Können Sie das näher erläutern? Was ist DOR ? Außerdem denke ich, dass der "Umschwung" manchmal auf einem anderen Band ist? Wie wird diese Frequenzverschiebung durchgeführt, ohne Fehler in die Dopplermessung einzuführen? Wo kann ich tiefer/detaillierter nachlesen?
Sie meinen, die optische Navigation von New Horizons wurde lokal durchgeführt (vom Raumschiff selbst)? Ich denke, wenn ein Vorbeiflug in der Nähe ist, können die Bilder zu spät sein, wenn sie die Erde erreichen, und ohne genaue Zeit des "Verschlusses", die schwer zu verwenden ist.
Nein, die optische Navigation wurde mit der Erde in der Schleife durchgeführt. Der einzige mir bekannte Fall, in dem OpNav autonom auf dem Raumschiff durchgeführt wurde, war Deep Impact, das es benötigte, um den Aufprall sicherzustellen.
DOR misst den Unterschied in der Entfernung (nicht Doppler) zum Raumfahrzeug, gemessen von zwei verschiedenen, weit voneinander entfernten Stationen auf der Erde. Δ DOR kalibriert diese Messung, indem es dasselbe unmittelbar danach mit einem Quasar mit einem kleinen Winkelabstand vom Raumfahrzeug macht. Dadurch können mehrere Fehlerquellen bei der DOR-Messung herausgerechnet werden.
Aha! Δ DOR ist ein bisschen wie VLBI, da es eine Messung der Phasendifferenz eines bestimmten Aspekts des Signals zwischen zwei weit auseinander liegenden Bodenstationen verwendet, was eine präzise Winkelpositionsmessung entlang einer Richtung (pro Empfängerpaar) ergibt. Es ist nur ein Empfangsgerät, es erfordert keinen gesendeten Strahl als Teil der Messung. Exzellent! Das PDF ist unglaublich klar, danke!