Domanda:
In che modo i veicoli spaziali misurano la gravità a bordo?
coleopterist
2013-07-18 11:01:56 UTC
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In che modo i veicoli spaziali misurano la (micro) gravità a bordo in un dato momento (specialmente se soggetti ai campi gravitazionali di più corpi)? Immagino che gli accelerometri rudimentali non saranno sufficienti.

Puoi fare un esempio di un satellite che "misura la sua gravità a bordo"?
@RodyOldenhuis Stavo presumendo che, ad esempio, le stazioni spaziali avrebbero un tale indicatore considerando la natura di alcuni degli esperimenti eseguiti su di esse. Stavo per porre una domanda di follow-up sul controllo del tempo per i veicoli spaziali interplanetari alla luce dell'influenza della relatività (satelliti ala GPS) dove anche la gravità potrebbe essere un fattore.
Questa è una domanda molto confusa. Cosa intendi con "misurare la gravità"? Intendi l'attrazione da un corpo vicino (pianeta)? O intendi il campo di gravità locale? Penso che la risposta di @RodyOldenhuis' ti abbia coperto se quest'ultimo.
@Erik In realtà sono interessato a entrambi dal POV di un sensore di bordo. Ma posso vedere come la mia formulazione potrebbe creare confusione. Detto questo, considerando come entrambi gli aspetti vengono toccati, lascerò la mia domanda così com'è.
Penso che l'OP per "microgravità" descriva i gradienti nel gergo della NASA. I gradiometri rotanti di Forward (completamente descritti in MWT) possono misurare facilmente gradienti minuti. Non credo che si preoccupino dei veicoli spaziali a meno che un esperimento non abbia bisogno di masse di compensazione regolabili per appiattire lo spazio-tempo locale.
Quattro risposte:
#1
+18
Rody Oldenhuis
2013-07-18 12:35:30 UTC
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È fondamentalmente impossibile misurare la gravità da un oggetto in caduta libera. Questo è il primo principio della relatività generale.

Ciò che gli accelerometri ti daranno sono

  • accelerazioni (lineari o rotazionali) indotte da propulsori, resistenza atmosferica, ruote di reazione, ecc.
  • vibrazioni da pannelli solari rotanti, forze indotte dall'equipaggio, ecc.

L'unica cosa che puoi misurare da un corpo in caduta libera è disomogeneità in il campo di gravità, o in altre parole, il gradiente di gravità . Puoi disporre una raccolta di accelerometri in modo che diventi un gradiometro gravitazionale. Un gradiometro non misura la gravità stessa, ma il cambiamento nel campo gravitazionale mentre il gradiometro si muove lungo di esso.

#2
+8
PearsonArtPhoto
2013-07-21 03:52:06 UTC
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Il modo migliore per misurare la gravità da un veicolo spaziale non è usare uno strumento su un veicolo spaziale, ma usare un paio di strumenti su due veicoli spaziali. Il miglior esempio di ciò è la navicella spaziale Grail. Quello che hanno fatto in sostanza è stato di orbitare attorno alla Luna in modo tale da avere una distanza più o meno costante tra i due. Al passaggio di un'area di gravità più elevata, il veicolo spaziale sarebbe effettivamente caduto un po '. I due veicoli spaziali sono stati in grado di rilevare molto accuratamente la distanza tra i due veicoli spaziali e se il veicolo spaziale è andato in una particolare direzione. Usando una matematica complessa, sono stati in grado di capire la mappa gravitazionale della Luna.

In alternativa, questo può essere fatto utilizzando un sistema di tipo radar basato sulla Terra, in cui la frequenza del veicolo spaziale è monitorata molto attentamente per Doppler shift, alla ricerca di piccoli cambiamenti nell'orbita causati da diversi campi gravitazionali. Questo è complesso, ma è stato fatto. Il primo esempio di ciò è stato Magellan, ma credo che sia stato fatto da altri veicoli spaziali, e questo effetto Doppler sarà utilizzato anche per determinare il campo gravitazionale di Giove mediante un'orbita perturbata dalla gravità della sonda Juno mentre inizia a orbitare attorno ad essa nel 2016.

#3
+4
Gwen
2013-07-18 11:32:24 UTC
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Per quanto ne so, in realtà non abbiamo sensori di dimensioni ragionevoli in grado di determinare con precisione la microgravità e che i nostri valori gravitazionali ufficiali sono invece calcolati da altre informazioni. Con informazioni sufficienti sulle masse e le distanze dagli oggetti vicini e sull'accelerazione di un dato veicolo spaziale, possiamo calcolare abbastanza accuratamente la forza gravitazionale sul veicolo spaziale senza bisogno di sensori.

Ad esempio, lo spazio internazionale La stazione ha due sistemi di accelerometri (SAMS-II e MAMS) utilizzati per rilevare piccole vibrazioni sul telaio della ISS, ma nessuno dei due è in realtà abbastanza sensibile da misurare la forza gravitazionale effettiva netta sulla ISS .

#4
+3
C. Towne Springer
2014-02-16 23:48:07 UTC
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Puoi determinare la microgravità osservando due o più oggetti che fluttuano liberamente e misurando il loro movimento l'uno verso l'altro o in allontanamento. Questo è il metodo della palla da bowling. Come puoi sapere se ti trovi nello spazio libero o se stai cadendo da un lungo pozzo dell'ascensore? Guarda un paio di palle da bowling "galleggianti". Se si muovono l'uno verso l'altro più velocemente di quanto dovrebbe produrre la loro stessa gravitazione, allora stai cadendo in un pozzo gravitazionale. C'è sempre una pseudo microgravità nelle orbite perché parti del velivolo più vicine al pianeta stanno cercando di seguire un'orbita più veloce rispetto alle parti più lontane. È spesso chiamato effetto di marea.

Il defunto Dr. Robert Forward della Hughes Research ha progettato "appiattitori spazio-temporali" per esperimenti con lo shuttle. Si tratta di disposizioni di dischi di tungsteno e sfere e tori che contrastano gli effetti delle maree e hanno fornito ottime approssimazioni di trovarsi nello spazio libero lontano da qualsiasi massa significativa, anche se in piccole aree al centro dell'apparato. Una volta si è lamentato di non poterli brevettare perché li aveva usati ampiamente (su scala molto più ampia) nella sua fantascienza.



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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