Астрономический метод пригодился в космонавигации

Астроном Гифре Молера Калвес, работающий в обсерватории Метсахови Университета Аалто (Финляндия), обнаружил, что метод радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами способен помочь определить местоположение корабля в космосе с точностью не меньшей, чем GPS, позволяет определять местоположение на Земле.

Для этого нужен лишь радиосигнал с космического аппарата и естественный космический источник излучения — любая звезда или планета в качестве фона. Возможная ошибка, по словам учёного, не превысит ста метров. Даже если дистанция до корабля составляет несколько сот миллионов километров.

Техника уже испробована на кольцах Сатурна, где с её помощью обнаружили воду, и на Марсе, где радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами (РСДБ) использовалась для поиска молний.

РСДБ — это вид интерферометрии, при котором приёмные элементы интерферометра (радиотелескопы) располагаются друг от друга на максимально возможном удалении. В условиях Земли это означает «на различных континентах». При этом управление телескопами, применяемыми для РСДБ, может производиться независимо, без непосредственной связи, с последующей корреляционной обработкой на специализированном вычислительном оборудовании. Метод позволяет имитировать работу телескопа, размеры которого равны максимальному расстоянию между исходными телескопами (тысячи километров). А это значит, что разрешение РСДБ в десятки тысяч раз превышает угловое расширение лучших оптических телескопов.

Важность информации по местоположению космического аппарата трудно переоценить. Когда зонд подходит к атмосфере далёкой планеты, даже небольшая ошибка в определении его местоположения традиционными расчётными методами приведёт к тому, что он минует планету и будет потерян. При ошибочке «в другую сторону» он, напротив, врежется в атмосферу и сгорит. Ну а о промахах с определением местоположения непосредственно перед приземлением и говорить не приходится.

Новизна метода г-на Молеры заключается в следующем: для определения расстояния до КА разработана техника, основывающаяся на собственном радиоизлучении планет, которое отличается для каждого небесного тела Солнечной системы и может служить идеальным естественным репером.

Г-н Молера отмечает: «Когда мы отслеживали таким образом Venus Express, используя всего 10 антенн, то смогли определить местоположение аппарата с точностью до нескольких сотен метров. И это было сделано для объекта, находившегося в 100 млн. км от Земли!» Энтузиазм учёного понятен: нынешние методы определения местоположения космического корабля представляют собой что-то вроде продвинутой системы традиционной навигации на море — ведь спутники GPS не «развешены» по Солнечной системе.

Достигнутая точность в 1: 1 000 000 000 замечательна, но увеличение числа радиоотслеживающих инструментов способно повысить её на много порядков. При этом точность метода прямо зависит от расстояния между используемыми радиотелескопами. А в рамках проекта типа «Спектр-Р», находящегося сейчас на орбите высотой до 350 тыс. км, такого рода расстояние может быть увеличено в десятки раз, с соответствующим беспрецедентным ростом точности.

Подготовлено по материалам Университета Аалто.

Текст: Александр Березин