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.

Впервые метод был опробован на зонде Venus Express, причём он сразу же показал точность, до того доступную только после длительных расчётов. (Здесь и ниже иллюстрации ЕКА.)

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.

Кольца Сатурна, Титан и Энцелад: все три показали наличие воды — при помощи радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами.

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.