Навигация в космосе

Question

[Robotex]

В последнее время космическая тема очень популярна на Хабре, так что у меня в связи с этим возник вопрос. Как происходит навигация в космосе? Каким образом в ЦУПе понимают, где в пространстве находится аппарат, как и на сколько нужно изменить его орбиту и как они понимают, что изменение было успешным?

Comments

[Robotex]

Возникает еще такой вопрос. А как узнают положение в пространстве объекта, на который летят и положение нашего аппарата относительно него?

Answer 1

[Singerofthefall]

Используется так называемая астроинерциальная навигация — посмотрите вот здесь. Грубо говоря, это обычная инерциальная навигационная система, как отметил ipswitch, но только дополненная специальным устройством для компенсации накапливающихся погрешностей.

Comments

[Robotex]

Что это за устройство и как оно работает? Акселерометры там такие же, как и в телефонах?

[dlinyj]

Акселерометры по сути такие же, а по конструкции крупнее и сложнее и точнее

[HomoLuden]

Акселерометры там даже по принципу действия отличаются. К примеру, популярные гражданские акселерометры — осевые, в кокторых чувствительный элемент перемещается плоско и выполнен из кремния, а съем сигнала делается с емкостей. В КА же могут использоваться маятниковые кварцевые акселерометры с реализованной обьратной связью на основе индукционного датчика угла. У них даже принципы измерения отличаются (прямое измерение емкости или уравновешивание сил с помощью магнитной индукции).
И по стоимости сильно отличаются 6-30 т.р. против сумм в районе млн.

Answer 2

[Олег]

Навигация осуществляется по известным небесным объектам. Созвездиям, пульсарам…

Answer 3

[ipswitch]

Также очень популярна инерциальная система навигации.
Данные об ускорении космического аппарата снимаются по всем трём осям при помощи акселерометров. Интегрируя уравнение движения получаем скорость и координату (положение в пространстве по данной оси).
Таким образом определение трёх координат = решение системы из трёх уравнений.

Comments

[dlinyj]

Погрешность на больших расстояниях будет громадная

[HomoLuden]

Во-первых, в космических аппаратах используются датчики на несколько порядков более точные. Во-вторых, при вычислении положения и ориентации используют так называемые уравнения ошибок. Эти уравнения являются корректируемыми — с помощью некоего референса внешнего (напр., та же астронавигация) корректируются ошибки инерциальной навигационной системы.

Answer 4

[Дмитрий Гукетлев]

Спутники летающие недалеко от земли могут ориентироваться по инфракрасной вертикали — она всегда смотрит на землю. Положение в пространстве по звездам — очень удобно кстати. В отличии от многих других источников координат звезды не подделать и не заглушить. Плюс инерционные навигационные системы.

Comments

[HomoLuden]

Тоже хотел написать. Нет систем основанных лишь на одном принципе. Обязательно есть гироскопы, линейные акселерометры и внешний референс.

Answer 5

[nborisenkov]

А спутники GPS используют для навигации в космосе, если они находятся выше? и есть ли смысл в навигации по этим спутникам?

Answer 6

[dlinyj]

Угол поворота измеряется с помощью гироскопа. А остальное с помощью радионавигации видимо.

Comments

[Robotex]

Нет, я имел ввиду тот поворот, который изгиб траектории. Корректировка гиперболы.

[dlinyj]

Ну ещё инерциальная навигация с помощью датчиков ускорения

Answer 7

[jcmvbkbc]

Кроме вышеперечисленного широко используются внешнетраекторные измерения от наземных измерительных пунктов. Типичное оснащение этих пунктов — радиолокаторы измеряющие азимут, угол места и дальность до объекта, либо дальность и скорость. Для работы этих локаторов на спутнике должен быть установлен соответствующий ответчик.
Сеансы измерений планируются, передаются на измерительные пункты, измеренные данные сливаются в центр сбора и обработки, где строится траектория и считаются поправки.