Domanda:
Come si potrebbe navigare su Marte?
PearsonArtPhoto
2013-10-28 17:48:43 UTC
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Esistono due principali sistemi di navigazione sulla Terra oggi, utilizzando mappe / bussola e utilizzando i satelliti GPS. Sembra improbabile che ci sarà una costellazione completa di satelliti GPS prima del primo atterraggio umano su Marte. Inoltre, Marte non ha un campo magnetico come la Terra, quindi una bussola è fuori. Sembra anche che molti lunghi viaggi saranno effettuati su Marte, anche dal primo gruppo che vi atterrerà, richiedendo una navigazione accurata. Come sarà realizzato?

Dalle stelle per la latitudine e [orologi precisi] (https://en.wikipedia.org/wiki/John_Harrison) per la longitudine?
Le stelle potrebbero aiutare di notte, ma di giorno non funziona. Sospetto che la maggior parte delle attività di navigazione verrà eseguita quando non ci sono stelle.
Hmm, l'atmosfera di Marte è ancora troppo densa per vedere le stelle di giorno (forse dall'Olympus Mons si possono vedere le stelle durante il giorno?). Che ne dici di altre frequenze, ad esempio con una telecamera che osserva a 10 µm (non dovrebbe essere nuvoloso), o le immagini a microonde potrebbero funzionare? In caso contrario, almeno il Sole dovrebbe essere direttamente visibile ad alcune frequenze. Naturalmente, questo è solo l'aspetto del posizionamento e non considera la determinazione di una * direzione * (diversa dal posizionamento direzionale). Bella domanda :)
Penseresti che ci sarebbe bisogno di almeno una piccola costellazione di satelliti di comunicazione; forse nel caso di Marte, tali satelliti potrebbero avere un duplice scopo per la comunicazione e la navigazione in stile GPS.
Inoltre, chi può decidere di 0 ° di longitudine una volta che un sistema è stato impostato? Primi visitatori?
Già deciso.
Lat e long sono già ampiamente utilizzati da veicoli spaziali orbitanti e scienziati.
Ciao @MarkAdler, Sono venuto qui per cancellare il mio commento poiché era troppo inappropriato, quindi ho visto la tua risposta e mi sono interessato. È comunemente accettato che: "Per Marte, il primo meridiano è stato definito per la prima volta dagli astronomi tedeschi W. Beer e JH Mädler nel 1830-32. Hanno usato una piccola caratteristica circolare sulla superficie, che hanno chiamato 'A', come un punto di riferimento per determinare il periodo di rotazione del pianeta. "? Questa dovrebbe essere una domanda separata? La citazione proviene da un collegamento forse dubbio: http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Mars_Express/Where_is_zero_degrees_longitude_on_Mars
Le informazioni al collegamento sono corrette. La location è stata perfezionata al momento del Mariner 6/7 e inchiodata da MGS. [Airy-0] (http://en.wikipedia.org/wiki/Airy-0) segna il primo meridiano.
Oltre a quanto suggerito da gerrit (stelle e orologi), ci sono anche le due lune di Marte, che passano a intervalli prevedibili in percorsi noti, quindi l'uso di orologi accurati con osservazioni di Phobos e Diemos potrebbe fornire dati di posizione precisi.
Otto risposte:
#1
+17
Hobbes
2013-10-28 18:22:10 UTC
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Se è necessaria la navigazione a lungo raggio, una combinazione di navigazione inerziale con correzioni di posizione occasionali utilizzando le stelle fornisce una navigazione ragionevolmente accurata. La navigazione inerziale ha alcuni inconvenienti: costo elevato e questi sistemi diventano meno accurati nel tempo (da qui la necessità di correzioni di posizione occasionali).
Per la navigazione a corto raggio, il calcolo puntuale può essere sufficiente. Per la resa dei conti, usi i sensori sulle ruote del tuo veicolo per tenere traccia di quanto viaggia e in che direzione gira. Questo è stato utilizzato sul rover lunare.

Si può anche sottolineare che un piccolo tablet in questi giorni ha abbastanza memoria e potenza di calcolo per contenere un almanacco stellare "eterno", rendendolo così in grado di calcolare la posizione precisa dell'osservatore sulla superficie di Marte per mezzo di una singola istantanea del cielo notturno .
Hmm; quanto sarebbe grande un campo fotovoltaico per caricare le batterie al punto che un tablet potrebbe funzionare durante la notte oscura?
@Everyone non è così grande come quello necessario per alimentare i sistemi di supporto vitale e le comunicazioni nelle tute indossate dagli umani.
#2
+16
PearsonArtPhoto
2013-10-28 18:44:08 UTC
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Ci sono alcune cose che potrebbero essere fatte (utilizzando piuttosto pesantemente la seconda edizione di "A Case for Mars"):

  1. Non ci sarà una costellazione completa di satelliti, ma senza dubbio ci saranno satelliti in orbita attorno a Marte in quel momento che stanno funzionando. Ogni orbiter su Marte da Mars Global Surveyor ha incluso una sorta di faro che potrebbe essere udito. Misurare lo spostamento Doppler e ascoltare l'ora in cui lo ascolti può darti la tua latitudine e la longitudine approssimativa. Questo potrebbe essere facilmente trovato tramite una tabella di ricerca di qualche tipo sul rover.
  2. Le stelle potrebbero essere osservate di notte, il che ti dà un punto di riferimento. Inoltre, se sei abbastanza basso in latitudine, puoi usare Deimos e Phobos per darti una stima di latitudine / longitudine piuttosto buona. Se stai attento al tempo, puoi usare lo stesso trucco che i marinai hanno usato per lungo tempo per trovare la longitudine, inoltre, puoi usare le lune come punto di riferimento aggiuntivo. Infatti, dati 2 dei 3 oggetti (Sole, Phobos, Deimos), un sestante, un orologio e un almanacco, si potrebbe determinare esattamente la propria posizione.
  3. Potrebbe essere una sorta di sistema di navigazione inerziale usato, come ha detto Hobbes.
  4. Usa la Stella Polare o il migliore equivalente.
Un altro punto di riferimento per il tuo punto 2 potrebbe essere la Terra stessa. Un po 'primitiva, ma (immagino) la Terra sta trasmettendo abbastanza onde radio a una forza sufficientemente alta da poter essere rilevate su Marte.
@AndrewThompson: Marte non sarà in grado di sentire molti segnali terrestri, a meno che detti segnali terrestri non vengano trasmessi direttamente su Marte. Il segnale cade troppo velocemente. Tuttavia, il DSN potrebbe probabilmente essere utilizzato, se la Terra è in vista. Hmmm ...
+1 per aver menzionato Phobos e Deimos, ho appena dato lo stesso suggerimento di un commento alla domanda originale.
#3
+12
kim holder
2014-12-29 22:34:41 UTC
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Sono un po 'sorpreso che nessuno abbia menzionato i marker. Come per le bandiere, i cartelli e le macchie di vernice sulle rocce.

Gli astronauti nelle prime missioni su Marte non andranno così lontano dalla loro base. I veicoli non avranno l'autonomia e le considerazioni sulla sicurezza li limiterebbero. Le tracce dei veicoli rimangono visibili per molto tempo, le tempeste di polvere depositano un sottile strato di polvere su di esse ma non le sfregano. Quindi ci sarà presto una rete di sentieri da seguire.

Man mano che l'attività si espande su Marte, la rete di sentieri e la distribuzione dei marker si espanderà con essa. Questi sono di gran lunga gli strumenti di navigazione più affidabili e sono sicuro che i membri della missione staranno attenti a creare una gamma densa, facile da usare e ampiamente distribuita. Non si rompono inaspettatamente, non subiscono interferenze o non si esauriscono. Trovarli nella visibilità ridotta di una tempesta di sabbia potrebbe essere difficile: potrebbe essere prudente creare reti di lampioni lampeggianti e fari per questi casi. Ma qualsiasi sistema basato sulla radio avrebbe problemi anche in questi momenti.

Se tu fossi così lontano da qualsiasi area esplorata con una base che non ci fossero alcun marker, l'unico modo in cui potrebbe accadere è se sei atterrato fuori rotta. Anche in quel caso, probabilmente non ti sbaglieresti da solo, aspetteresti di essere trovato. Attiveresti un radiofaro e proveresti a stabilire un contatto radio, che probabilmente utilizzeresti per dire alla base dove pensi di essere in base a come sei entrato e cosa puoi vedere intorno a te. (E molto probabilmente, capire dov'eri sarebbe l'ultimo dei tuoi problemi.)

BACIO, vero? Non si tratta sempre di tecnologia.
Bandiere, segnali stradali e schizzi di vernice sulle rocce _sono_ tecnologia, ma non come _significanti_ come gli scalpelli. :)
#4
+10
Mark Adler
2013-10-28 23:11:04 UTC
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Se puoi permetterti di portare persone su Marte, allora puoi facilmente permetterti uno o due satelliti di navigazione. Dato che hai chiesto come sarà essere realizzato (al contrario di come potrebbe essere realizzato, con molte risposte interessanti a questa domanda qui), allora posso rispondere con alcune fiducia che useranno i satelliti di navigazione per la sicurezza e l'affidabilità. Non sarà molto diverso dal GPS qui. La differenza principale sarà la disponibilità e la precisione dei satelliti. Probabilmente non ce ne saranno 31 che voleranno intorno a Marte.

Non ho dubbi che potrebbero esserci alcuni satelliti per aiutare nella comunicazione e nella navigazione. Solo non una costellazione GPS completa di loro.
In particolare, avranno orologi atomici su quei satelliti proprio come i nostri satelliti GPS, [sebbene più piccoli] (http://www.nasa.gov/mission_pages/tdm/clock/), fornendo soluzioni _molto_ migliori rispetto alle misurazioni Doppler che possiamo ottenere da i nostri satelliti relè su Marte oggi. Sarà necessaria una stazione di terra fissa per aggiornare gli elementi orbitali dei satelliti con sufficiente precisione.
E il [segmento di controllo] (http://en.wikipedia.org/wiki/Global_Pposition_System#Control_segment)? Cosa sarebbe richiesto per questo utilizzo?
Come notato nel commento appena sopra la tua domanda, una stazione di terra che effettua misurazioni dai satelliti ogni volta che sono in vista per aggiornare i loro modelli di orbita di bordo e sincronizzare i loro orologi. Potrebbe essere fatto tutto in modo autonomo. Potresti avere due stazioni di terra di questo tipo per la ridondanza e potrebbero essere in posizioni diverse per aumentare la precisione.
#5
+7
kms
2013-10-28 19:27:52 UTC
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Potresti provare la navigazione vecchia scuola. Come quello che hanno fatto in passato quando navigavano le navi. Allora non avevano la navigazione, quindi usavano uno "strumento" per calcolare l'angolo dell'orizzonte e del sole. E poi, in base al tempo specifico in cui hanno preso l'angolo, potrebbero calcolare la posizione esatta. Ora questo è ancora destinato a funzionare solo sulla terra. A causa di tutti i calcoli specifici della Terra e all'inizio ci è voluto molto tempo per calcolare dove ti trovi.

Questo video potrebbe spiegare un po 'di più: http://youtu.be / AGCUm_jWtt4

Lo strumento è chiamato sestante e sarebbe solo un pezzo per risolvere il puzzle.
si penso si chiamasse così .. La mia idea è che sapendo come lo facevano prima, forse qualcuno può fare un dispositivo elettronico che può fare tutti i calcoli per te .. Tutto quello che fai è puntarlo verso il sole e l'orizzonte. .. Ma è solo un pensiero ..
Non ho dubbi che i computer eseguiranno molte di queste misurazioni. Ancora. Hmmm ...
#6
+3
Fred
2014-12-29 11:34:34 UTC
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Durante la luce del giorno, potrebbe essere possibile adattare una tecnica usata sulla Terra per localizzare il Nord che richiede un orologio / orologio analogico e che il sole sia visibile. Ovviamente, per Marte, l'orologio dovrebbe essere fatto per i Martian Sols, non per i giorni della Terra.

La tecnica per localizzare il Nord sulla Terra è:

Nel sud Emisfero

Tenere l'orologio in orizzontale con il "12" rivolto direttamente verso il sole. Guarda la lancetta delle ore, metà dell'angolo tra "12" e la lancetta delle ore punta verso il nord.

Nell'emisfero settentrionale

Tenere l'orologio in posizione orizzontale con la lancetta delle ore puntata direttamente verso il sole.
Metà dell'angolo tra "12" e l'ora la mano indica il sud.

Non dimenticare di tenere conto dell'ora legale.

Funziona, ma è un approccio molto limitato alla navigazione. Non ti dice dove sei, ti permette solo di impostare una rotta. Dovresti già conoscere l'azimut della tua destinazione. E funziona solo se sincronizzi l'orologio in modo che il sole si trovi nel punto più alto sopra l'orizzonte a ore 12. Sulla Terra, i fusi orari e l'ora legale significano che potresti facilmente essere fuori rotta di 15 °.
#7
-2
Katie Katie
2016-09-20 16:00:59 UTC
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Ti rendi conto che le persone navigavano prima che esistessero le bussole, giusto? Quindi ovviamente lo facevano nello stesso modo in cui lo facevano allora; usando il sole e le stelle.

Allora non avevano macchine. Non si può più fare con gli occhi. Hai fatto il [tour]?
Benvenuto nel sito! Questa risposta in realtà non aggiunge nulla che non sia già stato detto. Anche se rispondere a domande più vecchie non è affatto scoraggiato, nel farlo dovresti aver cura di rendere la tua risposta il migliore possibile, aggiungendo elementi non già discussi in altre risposte o basando la tua risposta su materiale più recente non considerato da altri risponditori. Oltre al tour del sito suggerito da @kimholder,, suggerisco di rivedere https://space.stackexchange.com/help/how-to-answer.
#8
-3
Anon
2013-10-29 10:52:53 UTC
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Fondamentalmente questo non è un problema perché qualsiasi luogo su Marte è buono come qualsiasi altro. Non ottieni nulla spostandoti in un luogo specifico.

Supponi che le persone si stabiliscano su Marte. All'inizio, gli insediamenti saranno probabilmente vicini tra loro. O in vista l'una dell'altra o quasi, in modo che le persone possano passare dall'una all'altra in base ai punti di riferimento.

Hai bisogno di un modo per esplorare in modo da poter trovare la strada per la base, anche se tu non può vederlo e non riconosce i punti di riferimento. La costruzione di una torre molto alta che funga da faro potrebbe aiutare. Potrebbe emettere luce, o forse anche un segnale radio a lungo raggio.

Un semplice dispositivo di navigazione ti direbbe da quale direzione proviene il segnale del radiofaro.

Quanto a me, essere pigro, scaricherò semplicemente l'applicazione Google Mars Navigation dal Play Store per il mio Marsphone.

* "Non ottieni nulla spostandoti in un luogo specifico." * ** Sì, ** ad esempio, quando dopo un'escursione vuoi tornare alla base per rifornire il tuo veicolo, analizzare campioni, rifornire le scorte (ossigeno , acqua, ...) e così via. Un faro di navigazione funzionerà solo nel raggio della linea di vista, poiché dubito che l'atmosfera di Marte consenta qualsiasi cosa al di là delle trasmissioni in linea di vista, e risolve solo la metà del "recupero" del problema; considera la possibilità di fare delle scoperte davvero interessanti in un particolare sito ma essendo quasi esauriti i materiali di consumo. Come tornare nello stesso posto?
Le missioni di rifornimento dovrebbero atterrare vicino ma non troppo vicino all'insediamento obiettivo. Immagino che questo creerebbe un problema di navigazione per il mezzo da sbarco e / o per i coloni che potrebbe non essere risolto da qualcosa di meno di un sistema in stile GPS (se forse non così elaborato).
Questo è stato buono per almeno una risatina.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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