Questão:
Os satélites na órbita marciana podem ser usados ​​para fornecer um sistema GPS rudimentar em Marte?
Everyone
2014-09-30 00:26:59 UTC
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Este site transmite a impressão de que um rover na superfície marciana necessariamente navega por meio do cálculo exato. Imagens estéreo são usadas para determinar a distância que um rover viajou; um avanço sobre a tecnologia mais antiga que pode ter apenas contado a revolução da roda.

Na superfície da Terra, a navegação precisa é facilitada com o auxílio de sistemas de navegação por satélite, como o GPS. Um sistema como o GPS é aparentemente um grupo de satélites em órbita consultados por um receptor dedicado para determinar a posição do próprio receptor.

Pura especulação da minha parte - sinta-se à vontade para derrubar o pensamento. Acho que cada pergunta na lista abaixo pode ser uma pergunta separada ... deixe-me saber se essa é a melhor maneira de fazer isso

  • Quantos satélites seriam necessários em órbita ao redor de Marte para ser usado como um auxílio à navegação? Meu palpite é que a esfera menor pode se traduzir em um número menor do que o necessário para a Terra.

  • Os rovers em Marte são capazes de se comunicar com os satélites em órbita?

  • Os 5 satélites atualmente em órbita de Marte podem ser transformados em um sistema equipado com júri para fornecer um sistema de navegação baseado em satélite para os rovers?

Se você conhecesse seu período orbital, poderia usar isso, um relógio e um sextante para determinar sua localização ... (Como apontado em _O marciano_, embora o herói desse livro use os satélites naturais em vez disso. Plug implícito pretendido; é um Hugo- história de qualidade.)
Existem respostas sobre o tempo, mas os satélites ao menos sabem sua própria posição com precisão e em referência ao que na superfície?
Pelas respostas postadas abaixo, tenho a impressão de que no mínimo 3 + 1 satélites podem ser necessários no céu do receptor para relatórios de posição. ** Este número muda em função do tamanho do planeta? **
Dois respostas:
Mark Adler
2014-09-30 01:40:20 UTC
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Não é a maneira como o GPS funciona, já que os orbitadores de Marte não têm relógios atômicos. (Embora os orbitadores de Marte no futuro possam algum dia.)

Os rádios de retransmissão nos orbitadores de Marte fornecem um tipo de dados Doppler bidirecional que pode ser usado para localizar ativos de superfície, como eu lembre-se, dentro de cerca de 100 metros. Mesmo um único orbitador com dados Doppler coletados em algumas passagens pode obter essa precisão. (Sim, os recursos de superfície não são apenas capazes de se comunicar com os orbitadores - eles dependem dos relés de rádio para retornar seu volume de dados científicos necessários.)

No entanto, as câmeras nos recursos de superfície podem ser usadas para apontar sua localização em mapas orbitais com uma precisão muito maior, usando recursos topográficos. Portanto, a navegação por rádio dos orbitadores não é necessária nem benéfica.

Como um aparte - talvez eu deva postar isso como um acompanhamento; Dada a magnitude da distância entre os planetas (sem falar nas distâncias tão grandes quanto as viajadas pelos gêmeos Voyager), quão preciso deve ser o relógio a bordo de uma nave? Existe algo como um padrão / protocolo internacional?
O tipo de "relógio" de que estamos falando aqui é uma referência de frequência. O parâmetro principal é a estabilidade da referência de frequência nas escalas de tempo relevantes. Os "osciladores ultraestáveis" típicos em espaçonaves (osciladores de cristal em fornos com temperatura controlada) custam cerca de $ 10 ^ {- 12} $ a $ 10 ^ {- 13} $ em 100 segundos. Isso é para fornecer rastreamento Doppler unilateral, o que é importante para alguns tipos de dados da ciência de rádio onde um rastreamento Doppler bidirecional não é possível, como medições de membros.
Philipp
2014-09-30 03:48:48 UTC
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Mark Adler já explicou que os satélites não estão equipados para fornecer um sistema de navegação por satélite. Mas mesmo quando eles eram tecnicamente capazes de funcionar como um satélite GPS, 5 satélites não seriam suficientes. Você precisa de uma linha de visão direta para pelo menos 4 satélites, e com apenas 5 satélites isso acontecerá muito raramente, porque mesmo considerando a maior órbita possível e o menor planeta possível você só será capaz de observar até 50% do céu de uma posição no solo.

A razão pela qual você precisa de quatro satélites é que um satélite GPS envia apenas duas informações:

  • Sua posição atual
  • Sua hora atual exata de acordo com seu relógio atômico

Devido ao sinal viajar apenas com a velocidade da luz, você pode comparar a hora recebida pelo satélite com o seu próprio tempo para aprender sua distância exata ao satélite. Dessa forma, você sabe que está na superfície de uma esfera invisível ao redor do satélite.

Quando você também tem um sinal de um segundo satélite, você tem duas esferas. A intersecção de duas esferas é um círculo. Você agora sabe que está neste círculo que será perpendicular à superfície do planeta. Quando você assume que está no solo (o que não é tão certo no caso de você estar em uma aeronave ou em uma região montanhosa), você tem duas localizações possíveis.

É necessário medir a distância de um terceiro satélite para saber sua posição precisa no espaço tridimensional.

Então, por que o quarto satélite? Porque, até agora, presumimos que você sabe sua hora atual com a mesma precisão que os satélites sabem. A menos que você também tenha um relógio atômico calibrado para a hora do GPS, é improvável que seja o caso. Para obter a referência de tempo necessária para fazer uma medição precisa da distância até os satélites, você também precisa de um quarto satélite.

Embora tudo isso seja apenas se você quiser obter uma solução instantânea. Isso é importante para um carro ou avião na Terra, mas não tanto para um Mars rover que anda algumas dezenas de metros por dia. Ao medir a distância de um único satélite durante um período de tempo, você pode obter o mesmo tipo de solução, com a precisão dependendo de quanto tempo você mede e de quantas passagens. Se você estiver disposto a esperar um dia em vez de um segundo para obter sua atualização de posição, não precisa de quatro satélites.
Como um quarto satélite ajuda a cronometrar?
@LocalFluff Quando você tem 4 medições de tempo com 4 posições, há apenas um tempo possível em que todas as 4 distâncias se alinham exatamente. Para estimar com precisão sua posição nas dimensões `n`, você sempre precisa de pontos de referência` n`. Neste exemplo, você também precisa da sua "posição" no tempo da 4ª "dimensão", então você precisa de um 4º ponto de referência para a sua posição.


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