Pytanie:
Jak statek kosmiczny mierzy grawitację na pokładzie?
coleopterist
2013-07-18 11:01:56 UTC
view on stackexchange narkive permalink

W jaki sposób statek kosmiczny mierzy (mikro) grawitację na pokładzie w dowolnym momencie (szczególnie gdy podlega polom grawitacyjnym wielu ciał)? Domyślam się, że podstawowe akcelerometry nie wystarczą.

Czy możesz podać przykład satelity, który „mierzy swoją grawitację na pokładzie”?
@RodyOldenhuis Zakładałem, że np. Stacje kosmiczne będą miały taki wskaźnik, biorąc pod uwagę charakter niektórych przeprowadzanych na nich eksperymentów. Miałem zamiar zadać dodatkowe pytanie dotyczące utrzymywania czasu dla międzyplanetarnych statków kosmicznych w świetle wpływu względności (także satelity GPS), gdzie grawitacja również może być czynnikiem.
To bardzo zagmatwane pytanie. Co rozumiesz przez „pomiar grawitacji”? Czy masz na myśli przyciąganie z pobliskiego ciała (planety)? Czy masz na myśli lokalne pole grawitacyjne? Myślę, że odpowiedź @RodyOldenhuis' obejmuje, jeśli to drugie.
@Erik Właściwie jestem zainteresowany zarówno z punktu widzenia czujnika pokładowego. Ale widzę, jak mylące może być moje sformułowanie. To powiedziawszy, biorąc pod uwagę, w jaki sposób poruszane są oba aspekty, zostawię moje pytanie tak, jak jest.
Myślę, że OP przez „mikrograwitację” opisywał gradienty w mowie NASA. Obrotowe mierniki gradientu Forward (w pełni opisane w MWT) mogą z łatwością mierzyć niewielkie gradienty. Nie sądzę, żeby zawracali sobie głowę statkami kosmicznymi, chyba że eksperyment wymaga regulowanych mas kompensujących, aby spłaszczyć lokalną czasoprzestrzeń.
Cztery odpowiedzi:
#1
+18
Rody Oldenhuis
2013-07-18 12:35:30 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zasadniczo niemożliwe jest zmierzenie grawitacji z obiektu spadającego swobodnie. To jest pierwsza zasada ogólnej teorii względności.

To, co dadzą Ci akcelerometry, to

  • przyspieszenia (liniowe lub obrotowe) wywołane przez silniki strumieniowe, opór atmosferyczny, koła reakcyjne itp.
  • wibracje od obrotowe panele słoneczne, siły wywołane przez załogę itp.

Jedyne, co można zmierzyć z ciała w swobodnym spadku, to niejednorodności w pole grawitacyjne, czyli innymi słowy, gradient grawitacji . Możesz ustawić zbiór akcelerometrów tak, aby stał się miernikiem gradientu grawitacyjnego. Gradiometr nie mierzy samej grawitacji, ale zmianę pola grawitacyjnego, gdy porusza się wzdłuż niego gradiometr.

#2
+8
PearsonArtPhoto
2013-07-21 03:52:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Najlepszym sposobem pomiaru grawitacji ze statku kosmicznego nie jest użycie instrumentu na statku kosmicznym, ale użycie pary instrumentów na dwóch statkach kosmicznych. Najlepszym tego przykładem jest statek kosmiczny Graal. W gruncie rzeczy krążyli wokół Księżyca w taki sposób, aby odległość między nimi była mniej więcej stała. Gdy minął obszar o wyższej grawitacji, sonda faktycznie trochę opadła. Oba statki kosmiczne były w stanie bardzo dokładnie wykryć odległość między dwoma statkami kosmicznymi i to, czy statek kosmiczny leciał w określonym kierunku. Korzystając ze złożonej matematyki, byli w stanie opracować mapę grawitacyjną Księżyca.

Alternatywnie, można to zrobić za pomocą ziemskiego systemu radarowego, w którym częstotliwość statku kosmicznego jest bardzo dokładnie monitorowana pod kątem przesunięcie Dopplera, poszukiwanie niewielkich zmian na orbicie spowodowanych różnymi polami grawitacyjnymi. Jest to złożone, ale zostało zrobione. Najlepszym tego przykładem był Magellan, ale wydaje mi się, że zostało to zrobione przez inne statki kosmiczne, a ten efekt Dopplera zostanie również użyty do określenia pola grawitacyjnego Jowisza przez orbitę zaburzoną grawitacją statku kosmicznego Juno, gdy zaczyna go orbitować w 2016 roku.

#3
+4
Gwen
2013-07-18 11:32:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

O ile wiem, tak naprawdę nie mamy sensorów o rozsądnych rozmiarach, które mogłyby precyzyjnie określić mikrograwitację, a nasze oficjalne wartości grawitacyjne są zamiast tego obliczane na podstawie innych informacji. Mając wystarczającą ilość informacji o masach i odległościach do pobliskich obiektów oraz przyspieszeniu danego statku kosmicznego, możemy dość dokładnie obliczyć siłę grawitacji działającą na statek kosmiczny bez potrzeby stosowania czujników.

Na przykład International Space Stacja posiada dwa układy akcelerometrów (SAMS-II i MAMS), używane do wykrywania niewielkich drgań na ramie ISS, ale żaden z nich nie jest w rzeczywistości wystarczająco czuły, aby zmierzyć efektywną siłę grawitacji netto na ISS .

#4
+3
C. Towne Springer
2014-02-16 23:48:07 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Możesz określić mikrograwitację, obserwując dwa lub więcej swobodnie unoszących się obiektów i mierząc ich ruch do lub od siebie. To jest metoda kuli do kręgli. Jak możesz stwierdzić, czy jesteś w wolnej przestrzeni, czy spadasz z długiego szybu windy? Obejrzyj parę „pływających” kul do kręgli. Jeśli zbliżają się do siebie szybciej, niż powinna wytworzyć ich własna grawitacja, to wpadasz do studni grawitacyjnej. Na orbitach zawsze występuje pseudo mikrograwitacja, ponieważ części statku bliżej planety próbują poruszać się po szybszej orbicie niż części bardziej oddalone. Często nazywa się to efektem pływowym.

Nieżyjący już dr Robert Forward z Hughes Research zaprojektował "spłaszczacze czasoprzestrzeni" do eksperymentów z wahadłowcami. Są to układy wolframowych dysków i kulek oraz torusów, które przeciwdziałają efektom pływowym i dają bardzo dobre przybliżenie przebywania w wolnej przestrzeni z dala od jakiejkolwiek znaczącej masy, aczkolwiek na niewielkich obszarach w środku aparatu. Kiedyś ubolewał, że nie może ich opatentować, ponieważ używał ich intensywnie (na znacznie większą skalę) w swojej fantastyce naukowej.



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...