проблемы космической навигации

Сообщение №26387 от меняющий лица 16 сентября 2003 г. 16:07
Тема: проблемы космической навигации

В руках необычная книжка "Космическая навигация" Э.Стирнс М. 1966

к вопросу о плоских межпланетных траекториях
с.21
"...Путь к другой планете солнечной системы лежит через отрицание геометрической аксиомы о том, что "кратчайшее расстояние между двумя точками есть прямая линия". Межпланетные же полеты связаны скорее с траекториями, на которых расход энергии минимален..."

Книжка старая, сейчас к вопросу о кратчайшем расстоянии подходят иначе ( т.е. не только расход энергии, но и фактор времени к примеру)?

Т.е. вопрос фактически о времени пути от одной планеты к другой и современных расчетах


Отклики на это сообщение:

> В руках необычная книжка "Космическая навигация" Э.Стирнс М. 1966

> к вопросу о плоских межпланетных траекториях
> с.21
> "...Путь к другой планете солнечной системы лежит через отрицание геометрической аксиомы о том, что "кратчайшее расстояние между двумя точками есть прямая линия". Межпланетные же полеты связаны скорее с траекториями, на которых расход энергии минимален..."

> Книжка старая, сейчас к вопросу о кратчайшем расстоянии подходят иначе ( т.е. не только расход энергии, но и фактор времени к примеру)?

> Т.е. вопрос фактически о времени пути от одной планеты к другой и современных расчетах
ничего не изменилось с тех пор.
вопросы затрат энергии не устарели.
Дорого все же лететь в космос и сейчас.
И спутники вылетают на восток. чтобы полкилометра скорости прибавить.
И поближе к экватору (там больше экономии)
даже океанские станции строят что бы с экватора взлетать.
В формуле Циолковского- логарифм. его не преодолеешь.
Всё только экономика и современные технические возможности.
Лететь к Марсу по прямой сейчас просто нереально. Да и не нужно.
Нужно еще медленно подлететь. да и на обратный путь топливо иметь.
Задача на сегодняшний дел неразришимая.


> Т.е. вопрос фактически о времени пути от одной планеты к другой и современных расчетах


т.е. расчеты ведутся по Хомановским орбитам (хотя бы для случая двух круговых орбит лежащих в одной плоскости)
мне показалось, что если не учитывать время, то будет получаться неоднозначность расчетов.
И еще, о расчетах по космической навигации без использования внешних ориентиров - современные инерциальные системы какие они?



> И еще, о расчетах по космической навигации без использования внешних ориентиров - современные инерциальные системы какие они?
Если я правильно понял, то вопрос о том как в космическом аппарате определять текущие координаты без сигналов с земли и без наблюдений за звездами и планетами.
Во первых уже давно используются гироскопы в кардановом подвесе и с подкруткой моторчиком. Типа, установил вначале ось на полярную звезду а потом можно уже на нее не смотреть.
Ну еще датчики ускорения. Если маятник двигать с ускорением, то угол отклонения будет зависеть от ускорения. Потом ускорение можно интегрировать и определять текущие скорости и координаты. Лет тридцать назад в отечественных ракетах так и делалось. Отклонения маятников регистрировались индуктивными датчиками.
Более современные решения могут базироваться на тех же принципах которые используются в туннельных и атомно-силовых микроскопах.
1) с помощю полупроводниковых лазеров- либо по интерференции либо по разбалансу моста с фотодиодами.
2) с помощью измерения туннельного тока можно измерять положения с точностью лучше чем размер атома.
3) Одна из ныне существующих международных научных программ по поиску гравитационных волн основана на регистрации сверхмалых смещений большого сверхпроводящего шара или цилиндра с помощью СКВИДА (на основе эффекта Джозефсона). Этот способ тоже можно использовать для измерения ускорения.


промышленно выпускаются пьезорезистивные датчики (силы, давления, перемещения, ускорения). Это ддостжение сравнительно недавнего времени.
Принцип действия основан на разбалансе моста из 4 сопротивлений выполненных по микропленочной технологии на тоненьком участке кремниевой пластинки. На той же пластинке может быть выполнен и усилитель. Такие датчики используются в атомно-силовых микроскопах. Они очень чувствительны и миниатюрны.


> промышленно выпускаются пьезорезистивные датчики (силы, давления, перемещения, ускорения). Это ддостжение сравнительно недавнего времени.
> Принцип действия основан на разбалансе моста из 4 сопротивлений выполненных по микропленочной технологии на тоненьком участке кремниевой пластинки. На той же пластинке может быть выполнен и усилитель. Такие датчики используются в атомно-силовых микроскопах. Они очень чувствительны и миниатюрны.

Уинстона?


> Уинстона?

мостик Уинстона это прибор для измерения сопротивлений в котором три сопротивления(одно из них переменное) и нуль-прибор. Неизвестное сопротивление подключается в качестве 4го снаружи, а переменным градуированным добиваются баланса. По лимбу считывают показание.
А в пьезодатчиках тоже 4 резистора сигнал снимается с диагонали и усиливается усилителем. Но никакой компенсации не осуществляется. (Кроме той которая делается при изготовлении).


> Уинстона?

Уитстона.


> > Уинстона?

> Уитстона.

в таких случаях наверное нужно приводить фамилию в оригинале и сетовать на переводчиков :-()


>
> > И еще, о расчетах по космической навигации без использования внешних ориентиров - современные инерциальные системы какие они?
> Если я правильно понял, то вопрос о том как в космическом аппарате определять текущие координаты без сигналов с земли и без наблюдений за звездами и планетами.
когда известны начальные координаты и скорость КА, а также характеристики грав.поля, в котором движется корабль, то теоретически косм.навигация возможно без использования внешних ориентиров.
аналогия на морском транспорте навигация по счислению

> Во первых уже давно используются гироскопы в кардановом подвесе и с подкруткой моторчиком. Типа, установил вначале ось на полярную звезду а потом можно уже на нее не смотреть.

прибор показывает направление (измерение угловых и линейных перемещений),
а кстати слышали о аналитических гироскопах?

> Ну еще датчики ускорения. Если маятник двигать с ускорением, то угол отклонения будет зависеть от ускорения. Потом ускорение можно интегрировать и определять текущие скорости и координаты. Лет тридцать назад в отечественных ракетах так и делалось. Отклонения маятников регистрировались индуктивными датчиками.

акселерометры

> Более современные решения могут базироваться на тех же принципах которые используются в туннельных и атомно-силовых микроскопах.

> 1) с помощю полупроводниковых лазеров- либо по интерференции либо по разбалансу моста с фотодиодами.
> 2) с помощью измерения туннельного тока можно измерять положения с точностью лучше чем размер атома.

оба случая скорее всего мостовые схемы?

> 3) Одна из ныне существующих международных научных программ по поиску гравитационных волн основана на регистрации сверхмалых смещений большого сверхпроводящего шара или цилиндра с помощью СКВИДА (на основе эффекта Джозефсона).

с эффектом все понятно, а вот с реализацией "большого сверхпроводящего шара или цилиндра с помощью СКВИДА " как обстоит дело?

>Этот способ тоже можно использовать для измерения ускорения.
а что, наши или американцы не хвалятся, что ли, как устроена современная техника, это к слову "можно"


> А в пьезодатчиках тоже 4 резистора сигнал снимается с диагонали и усиливается усилителем. Но никакой компенсации не осуществляется. (Кроме той которая делается при изготовлении).

наверное потому, что пьезо это же изменение линейных размеров


> > > Уинстона?

> > Уитстона.

> в таких случаях наверное нужно приводить фамилию в оригинале и сетовать на переводчиков :-()

"...Sir Charles Wheatstone is most famous for this device but never claimed to have invented it - however, he did more than anyone else to invent uses for it, when he 'found' the description of the device in 1843. The first description of the bridge was by Samuel Hunter Christie (1784-1865) in 1833."


> >
> > > И еще, о расчетах по космической навигации без использования внешних ориентиров - современные инерциальные системы какие они?
> > Если я правильно понял, то вопрос о том как в космическом аппарате определять текущие координаты без сигналов с земли и без наблюдений за звездами и планетами.
> когда известны начальные координаты и скорость КА, а также характеристики грав.поля, в котором движется корабль, то теоретически косм.навигация возможно без использования внешних ориентиров.
> аналогия на морском транспорте навигация по счислению
Это как бы уже и не навигация а расчет траектории. Проблема в коррекции траектории- ведь все содержит ошибки. Если станция летит к Марсу и "слегка" ошибется то она попросту уже и не нужна.

> > Во первых уже давно используются гироскопы в кардановом подвесе и с подкруткой моторчиком. Типа, установил вначале ось на полярную звезду а потом можно уже на нее не смотреть.

> прибор показывает направление (измерение угловых и линейных перемещений),
> а кстати слышали о аналитических гироскопах?
Не слышал, но это и не важно. Датчики в кардановом подвесе должны сообщать на сколько оси повернулись от штатива.

> > Ну еще датчики ускорения. Если маятник двигать с ускорением, то угол отклонения будет зависеть от ускорения. Потом ускорение можно интегрировать и определять текущие скорости и координаты. Лет тридцать назад в отечественных ракетах так и делалось. Отклонения маятников регистрировались индуктивными датчиками.

> акселерометры

> > Более современные решения могут базироваться на тех же принципах которые используются в туннельных и атомно-силовых микроскопах.

> > 1) с помощю полупроводниковых лазеров- либо по интерференции либо по разбалансу моста с фотодиодами.
> > 2) с помощью измерения туннельного тока можно измерять положения с точностью лучше чем размер атома.

> оба случая скорее всего мостовые схемы?
В первом-да а во втором нет. Во втором используется обратная связь, которая с помощью пьезоэлемента держит ток на фиксированном уровне.

> > 3) Одна из ныне существующих международных научных программ по поиску гравитационных волн основана на регистрации сверхмалых смещений большого сверхпроводящего шара или цилиндра с помощью СКВИДА (на основе эффекта Джозефсона).

> с эффектом все понятно, а вот с реализацией "большого сверхпроводящего шара или цилиндра с помощью СКВИДА " как обстоит дело?
Шары и сквиды делать умеют. Это пока еще не привело к открытию гравитационных волн. Будем ждать.

> >Этот способ тоже можно использовать для измерения ускорения.
> а что, наши или американцы не хвалятся, что ли, как устроена современная техника, это к слову "можно"
Для серийных изделий это дороговато, но для уникальных дальних космических станций это возможно. Но такие тайны не раскрываются.


> с эффектом все понятно, а вот с реализацией "большого сверхпроводящего шара или цилиндра с помощью
СКВИДА " как обстоит дело?
>> Шары и сквиды делать умеют. Это пока еще не привело к открытию гравитационных волн. Будем ждать.


"большого сверхпроводящего шара" - большой насколько, какие реальные размеры шара, который наз. большим?


>
> "большого сверхпроводящего шара" - большой насколько, какие реальные размеры шара, который наз. большим?

Если я правильно помню это десятки сантиметров. И охладить его собираются ниже чем кипит гелий 4 при нормальном давлении.


> наверное потому, что пьезо это же изменение линейных размеров
либо меняются механические напряжения.
В данном случае речь идет о том что в пьезорезистивных датчиков под действием деформации меняется сопротивление, не возникает электрическое поле (напряжение) как в обычном пьезоэффекте.



> > наверное потому, что пьезо это же изменение линейных размеров
> либо меняются механические напряжения.
> В данном случае речь идет о том что в пьезорезистивных датчиков под действием деформации меняется сопротивление, не возникает электрическое поле (напряжение) как в обычном пьезоэффекте.

Вероятно, Вы все-таки имеете в виду тензорезистивные датчики (а не пьезорезистивные)...


> Вероятно, Вы все-таки имеете в виду тензорезистивные датчики (а не пьезорезистивные)...
Они и так и так называются. Доказательство- в яндексе



Уважаемый,vk!
Вы собирались решить задачу в
Сообщение №26212 от Любознательный , 11 сентября 2003 г
а перешли на решение других :-(
А 6212 слишком трудная ?


> > "большого сверхпроводящего шара" - большой насколько, какие реальные размеры шара, который наз. большим?

> Если я правильно помню это десятки сантиметров. И охладить его собираются ниже чем кипит гелий 4 при нормальном давлении.

Я знаю про итальянский детектор, который представляет собой болванку из чистого алюминия весом около 3 тонн, находящегося в рефрижераторе растворения (смесь жидких гелия-3 и гелия-4) при температуре ниже 1К. Датчик смещения - плоский конденсатор с площадью пластин около 1 дм² и зазором менее 50 мк, включенный в диагональ измерительного моста, разбаланс с которого регистрируется СКВИД-вольтметром.
В США в детектре болванка весит почти 5 тонн.



> > Если я правильно помню это десятки сантиметров.
> Я знаю про итальянский детектор, который представляет собой болванку из чистого алюминия весом около 3 тонн, находящегося в рефрижераторе растворения (смесь жидких гелия-3 и гелия-4) при температуре ниже 1К. Датчик смещения - плоский конденсатор с площадью пластин около 1 дм² и зазором менее 50 мк, включенный в диагональ измерительного моста, разбаланс с которого регистрируется СКВИД-вольтметром.
> В США в детектре болванка весит почти 5 тонн.

для аллюминия это шар диаметром в несколько метров


>
> > > Если я правильно помню это десятки сантиметров.
> > Я знаю про итальянский детектор, который представляет собой болванку из чистого алюминия весом около 3 тонн, находящегося в рефрижераторе растворения (смесь жидких гелия-3 и гелия-4) при температуре ниже 1К. Датчик смещения - плоский конденсатор с площадью пластин около 1 дм² и зазором менее 50 мк, включенный в диагональ измерительного моста, разбаланс с которого регистрируется СКВИД-вольтметром.
> > В США в детектре болванка весит почти 5 тонн.
Для алюминия 3 т это чуть больше кубометра. Если длина раза в 2-3 больше диаметра, то диаметр несколько десятков сантиметров.
Все что я писал, это по памяти и со слов - на строгость цифр и деталей я не претендую.
Разговор был Голландии, когда там только-только получили грант на этот проект.
А там как раз третий детектор. Их три и должно быть, как минимум, чтобы по разности времен пытаться определять направление, да и для того чтобы устанавливать корреляцию и различать предполагаемый сигнал от помех аппаратуры, вибраций и просто землетрясений.

> для аллюминия это шар диаметром в несколько метров


> Все что я писал, это по памяти и со слов - на строгость цифр и деталей я не претендую.
Я просто уточнил детали :)

> А там как раз третий детектор. Их три и должно быть, как минимум, чтобы по разности времен пытаться определять направление, да и для того чтобы устанавливать корреляцию и различать предполагаемый сигнал от помех аппаратуры, вибраций и просто землетрясений.
Насколько мне известно, есть еще четвертый детектор, и он находится в Австралии. Поскольку криогенная система требует проведения профилактических работ хотя бы раз в год, ее выключают и детектор не работает месяца два-три. Четыре детектора как раз обеспечивают возможность непрерывной круглогодичной работы трех детекторов.


> Датчик смещения - плоский конденсатор с площадью пластин около 1 дм² и зазором менее 50 мк, включенный в диагональ измерительного моста, разбаланс с которого регистрируется СКВИД-вольтметром.
Нужно понимать так, что конденсатор включен как элемент моста, на диагонали которого и регистрируется разбаланс.


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100