答案是……

太空探測船如何維持正確的航向?

美國航太總署噴射推進實驗室卡西尼導航小組主任瓊斯(Jeremy Jones)回答:


翻譯/甘錫安

答案是……

太空探測船如何維持正確的航向?

美國航太總署噴射推進實驗室卡西尼導航小組主任瓊斯(Jeremy Jones)回答:


翻譯/甘錫安

是否能在太空中維持航向正確,取決於三個因素:估計探測船目前的位置與速度(軌跡)、預測探測船未來的軌跡,以及調整軌道朝任務目標前進。

要估計目前的軌道,必須建立探測船上所受的作用力模型,以及探測船的距離與速度測量數據。由於重力影響至鉅,因此主要作用力模型是「行星與衛星天文曆」,其中列出了太陽系中主要天體在某個時刻的位置。在精確程度方面,目前的行星天文曆中,在地球軌道之內的行星位置誤差值為一公里以內,木星和土星則可在10公里以內。在土星的衛星軌道方面,土衛六的軌道誤差可在一公里以下,其他衛星則在10公里以內。

探測船的距離和速度測量數據,則是用來確定探測船與地球相對的位置。美國所有的行星探測船都是由「外太空網路」的天線提供測量數據。天線發射無線電訊號給探測船,探測船收到訊號後再傳回地面通訊站。導航人員計算發出和傳回的訊號差異,判定探測船的距離和速度。我們轉換徑向速度的精確度可達每秒0.05公釐,距離誤差可在三公尺以下。累積數天至數星期的測量數據,估計探測船精確位置的誤差可在一公里以內。

估計過程也可用於改良作用力模型。目前位置與速度的估計結果,以及修正後的作用力模型,可協助我們預測探測船的未來位置。接著將這些預測結果和任務目標比對,判斷要不要做修正。預測出方向誤差後,最後一步就是決定何時使用探測船的推進系統做必要修正。一般任務都會排定一連串的航道調整,盡量減少燃料用量並提高正確程度。卡西尼太空船在與土星衛星交會之間修正了三次,最後誤差在幾公里之內,精確地掠過土星。

【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2006年第55期9月號】