Tłumaczenie maszynowe, niezweryfikowane przez osobę, dla której polski jest językiem ojczystym. Wzorcem jest wersja angielska.

OrbityEdytuj na GitHubieŹródło: docs/LUNAR-INFRASTRUCTURE.md

Orbita i powierzchnia Księżyca jako infrastruktura nawigacyjna i geodezyjna

Rodzaj scenariusza lunar-infrastructure, pięć badań wybieranych przez study. MODELLED: ograniczony model trzech ciał z podanymi uproszczeniami i danymi wejściowymi ILLUSTRATIVE. Obliczenia numeryczne są sprawdzone niezależnymi programami numpy/scipy; nic nie jest porównywane z pomiarem żadnej wielkości księżycowej i nic tu nie jest stwierdzeniem o jakiejkolwiek misji ani systemie. Brak powiązań z jakąkolwiek agencją i brak jej poparcia. Oprogramowanie wyłącznie doradcze, nie jest to sprzęt z zatwierdzeniem typu. Kshana niczego nie nadaje i nie steruje żadnym sprzętem.

Projekty, dane wejściowe i progi zostały ustalone w xval/lunar-infra/PREREGISTRATION.md (zatwierdzonym przed oceną jakiegokolwiek badania) oraz w dwóch ujawnionych poprawkach (PREREGISTRATION-amendment-1.md). Wynik każdego progu znajduje się w xval/lunar-infra/RESULTS.md.

Badanie Scenariusz Co oblicza
od-consistency lunar-infrastructure-od-consistency.toml, ...-model-error.toml Pokładowe wyznaczanie orbity z użyciem Earth-GNSS na orbicie NRHO (lub family = "elfo") względem niezależnego naziemnego wyznaczania orbity z pomiarów odległości i prędkości zmiany odległości z trzech stacji DSN; formalna kowariancja każdej estymaty; ziarnowy Monte Carlo sprawdzający, czy obie kowariancje wyjaśniają swoją różnicę (q, chi-kwadrat z 6 stopniami swobody); wstrzyknięte niemodelowane przyspieszenie
carrier-phase lunar-infrastructure-carrier-phase.toml (szybki), xval/lunar-infra/scenarios/carrier-phase-scored.toml (oceniany, około ośmiu minut) Wspólna faza nośnej z podwójnymi różnicami dla stacji powierzchniowej i orbitera; kowariancja niejednoznaczności float; LAMBDA; powodzenie metodą bootstrap i Monte Carlo; sigma położenia float i fixed
frame-coestimation lunar-infrastructure-frame-coestimation.toml Informacja Fishera 7-parametrowego układu księżycowego z pomiarów odległości ze stacji ziemskich, z pomiarami odległości orbiter–stacja powierzchniowa i bez nich; ziarnowe losowe zbiory stacji
space-tie lunar-infrastructure-space-tie.toml GNSS, VLBI i pomiary laserowe odległości na jednym statku kosmicznym: precyzja Cramera–Rao przesunięć między technikami względem błędu lokalnego powiązania
geodesy-sensitivity lunar-infrastructure-geodesy-sensitivity.toml Informacja o h2, k2, l2 i libracji fizycznej z pomiarów laserowych odległości, śledzenia orbitera, grawimetru i zegara powierzchniowego (stałe wspólne z modułami czasu księżycowego)
Spójność pokładowego wyznaczania orbity z użyciem Earth-GNSS na prawie prostoliniowej orbicie halo z niezależnym naziemnym wyznaczaniem orbity, z prawdziwych przebiegów silnika v0.40.0 na scenarios/lunar-infrastructure-od-consistency.toml oraz wariancie z błędem modelu (400 prób każdy). Średnia znormalizowana różnica q wynosi 5,81 bez błędu modelu i 5,95 ze wstrzykniętym błędem przyspieszenia 3e-10 m/s2, przy oczekiwanej wartości 6: oba rozwiązania orbity są spójne (próg C1 MET). Odsetek prób powyżej punktu 95 % wynosi 0,040 i 0,052; próg wykrycia wstrzykniętego błędu wynosił co najmniej 0,5, więc jest NOT MET (C3): rozwiązanie pokładowe jest znane z dokładnością około 352 m wobec 23 m dla naziemnego, więc dziesięciometrowe przesunięcie ukrywa się w jego kowariancji. MODELLED: ograniczony model trzech ciał z podanymi uproszczeniami i poglądowymi danymi wejściowymi, nie pomiar żadnej wielkości księżycowej. Wyłącznie doradczo: wynik analizy z narzędzia badawczo-inżynieryjnego; nie jest to sprzęt nawigacyjny z zatwierdzeniem typu ani usługa bezpieczeństwa życia.Spójność pokładowego wyznaczania orbity z użyciem Earth-GNSS na prawie prostoliniowej orbicie halo z niezależnym naziemnym wyznaczaniem orbity, z prawdziwych przebiegów silnika v0.40.0 na scenarios/lunar-infrastructure-od-consistency.toml oraz wariancie z błędem modelu (400 prób każdy). Średnia znormalizowana różnica q wynosi 5,81 bez błędu modelu i 5,95 ze wstrzykniętym błędem przyspieszenia 3e-10 m/s2, przy oczekiwanej wartości 6: oba rozwiązania orbity są spójne (próg C1 MET). Odsetek prób powyżej punktu 95 % wynosi 0,040 i 0,052; próg wykrycia wstrzykniętego błędu wynosił co najmniej 0,5, więc jest NOT MET (C3): rozwiązanie pokładowe jest znane z dokładnością około 352 m wobec 23 m dla naziemnego, więc dziesięciometrowe przesunięcie ukrywa się w jego kowariancji. MODELLED: ograniczony model trzech ciał z podanymi uproszczeniami i poglądowymi danymi wejściowymi, nie pomiar żadnej wielkości księżycowej. Wyłącznie doradczo: wynik analizy z narzędzia badawczo-inżynieryjnego; nie jest to sprzęt nawigacyjny z zatwierdzeniem typu ani usługa bezpieczeństwa życia. Ustalanie całkowitoliczbowej niejednoznaczności fazy nośnej między księżycowymi stacjami powierzchniowymi a orbiterem, z zatwierdzonego wyniku ocenianego przebiegu silnika v0.40.0 (tests/fixtures/lunar_infra/phase_full_run.json: 3 długości łuków, po 400 losowań Monte Carlo każda, zapisane przez scenarios/carrier-phase-scored.toml). 1 doba: powodzenie 1,0 % (błąd standardowy 0,5 %), 134 niejednoznaczności, sigma położenia orbitera 45,6 m dla float i 18,5 m dla fixed; 2 doby: powodzenie 0,5 % (błąd standardowy 0,4 %), 259 niejednoznaczności, sigma położenia orbitera 21,5 m dla float i 8,7 m dla fixed; 3 doby: powodzenie 2,8 % (błąd standardowy 0,8 %), 375 niejednoznaczności, sigma położenia orbitera 6,3 m dla float i 2,1 m dla fixed. Ustalenie wartości całkowitych nie zostaje osiągnięte: powodzenie pozostaje między 1 % a 3 % przy 25 dBi, a przy zarejestrowanych 12 dBi zadania nie da się sformułować. MODELLED: ograniczony model trzech ciał z podanymi uproszczeniami i poglądowymi danymi wejściowymi, nie pomiar żadnej wielkości księżycowej. Wyłącznie doradczo: wynik analizy z narzędzia badawczo-inżynieryjnego; nie jest to sprzęt nawigacyjny z zatwierdzeniem typu ani usługa bezpieczeństwa życia.Ustalanie całkowitoliczbowej niejednoznaczności fazy nośnej między księżycowymi stacjami powierzchniowymi a orbiterem, z zatwierdzonego wyniku ocenianego przebiegu silnika v0.40.0 (tests/fixtures/lunar_infra/phase_full_run.json: 3 długości łuków, po 400 losowań Monte Carlo każda, zapisane przez scenarios/carrier-phase-scored.toml). 1 doba: powodzenie 1,0 % (błąd standardowy 0,5 %), 134 niejednoznaczności, sigma położenia orbitera 45,6 m dla float i 18,5 m dla fixed; 2 doby: powodzenie 0,5 % (błąd standardowy 0,4 %), 259 niejednoznaczności, sigma położenia orbitera 21,5 m dla float i 8,7 m dla fixed; 3 doby: powodzenie 2,8 % (błąd standardowy 0,8 %), 375 niejednoznaczności, sigma położenia orbitera 6,3 m dla float i 2,1 m dla fixed. Ustalenie wartości całkowitych nie zostaje osiągnięte: powodzenie pozostaje między 1 % a 3 % przy 25 dBi, a przy zarejestrowanych 12 dBi zadania nie da się sformułować. MODELLED: ograniczony model trzech ciał z podanymi uproszczeniami i poglądowymi danymi wejściowymi, nie pomiar żadnej wielkości księżycowej. Wyłącznie doradczo: wynik analizy z narzędzia badawczo-inżynieryjnego; nie jest to sprzęt nawigacyjny z zatwierdzeniem typu ani usługa bezpieczeństwa życia. Precyzja siedmioparametrowego układu księżycowego (trzy przesunięcia, skala i trzy obroty) z pomiarów odległości ze stacji ziemskich, z pomiarami odległości orbiter–stacja powierzchniowa i bez nich, z prawdziwego przebiegu silnika v0.40.0 na scenariuszu scenarios/lunar-infrastructure-frame-coestimation.toml. Sigma Cramera–Rao przesunięć i obrotów maleje dzięki łączom orbitera (na przykład t_z z 0,98 m do 0,046 m); najmniejsza wartość własna informacji rośnie 111-krotnie, a ślad CRLB spada do 1,0 % (próg F3 MET). Zakłada to, że orbita jest znana w osiach księżycowych, a jej błąd jest niesiony przez sigmę odległości orbitera równą 1 m. MODELLED: ograniczony model trzech ciał z podanymi uproszczeniami i poglądowymi danymi wejściowymi, nie pomiar żadnej wielkości księżycowej. Wyłącznie doradczo: wynik analizy z narzędzia badawczo-inżynieryjnego; nie jest to sprzęt nawigacyjny z zatwierdzeniem typu ani usługa bezpieczeństwa życia.Precyzja siedmioparametrowego układu księżycowego (trzy przesunięcia, skala i trzy obroty) z pomiarów odległości ze stacji ziemskich, z pomiarami odległości orbiter–stacja powierzchniowa i bez nich, z prawdziwego przebiegu silnika v0.40.0 na scenariuszu scenarios/lunar-infrastructure-frame-coestimation.toml. Sigma Cramera–Rao przesunięć i obrotów maleje dzięki łączom orbitera (na przykład t_z z 0,98 m do 0,046 m); najmniejsza wartość własna informacji rośnie 111-krotnie, a ślad CRLB spada do 1,0 % (próg F3 MET). Zakłada to, że orbita jest znana w osiach księżycowych, a jej błąd jest niesiony przez sigmę odległości orbitera równą 1 m. MODELLED: ograniczony model trzech ciał z podanymi uproszczeniami i poglądowymi danymi wejściowymi, nie pomiar żadnej wielkości księżycowej. Wyłącznie doradczo: wynik analizy z narzędzia badawczo-inżynieryjnego; nie jest to sprzęt nawigacyjny z zatwierdzeniem typu ani usługa bezpieczeństwa życia. Precyzja przesunięć między położeniami z pomiarów laserowych, VLBI i GNSS jednego statku kosmicznego, względem błędu naziemnego lokalnego powiązania, z prawdziwego przebiegu silnika v0.40.0 na scenariuszu scenarios/lunar-infrastructure-space-tie.toml (jeden łuk 6.56-dobowy, sigmy technik: GNSS 10 m, VLBI 1 m, laser 0,1 m). Przy lokalnym powiązaniu od 1 mm do 1 m sigma przesunięcia laser minus GNSS pozostaje bliska 1,04 m, aż powiązanie osiągnie 1 m: jest ograniczona szumem pomiarowym technik, a nie lokalnym powiązaniem. Dolna granica wyznaczona samym powiązaniem to pierwiastek z dwóch razy jego sigma. MODELLED: ograniczony model trzech ciał z podanymi uproszczeniami i poglądowymi danymi wejściowymi, nie pomiar żadnej wielkości księżycowej. Wyłącznie doradczo: wynik analizy z narzędzia badawczo-inżynieryjnego; nie jest to sprzęt nawigacyjny z zatwierdzeniem typu ani usługa bezpieczeństwa życia.Precyzja przesunięć między położeniami z pomiarów laserowych, VLBI i GNSS jednego statku kosmicznego, względem błędu naziemnego lokalnego powiązania, z prawdziwego przebiegu silnika v0.40.0 na scenariuszu scenarios/lunar-infrastructure-space-tie.toml (jeden łuk 6.56-dobowy, sigmy technik: GNSS 10 m, VLBI 1 m, laser 0,1 m). Przy lokalnym powiązaniu od 1 mm do 1 m sigma przesunięcia laser minus GNSS pozostaje bliska 1,04 m, aż powiązanie osiągnie 1 m: jest ograniczona szumem pomiarowym technik, a nie lokalnym powiązaniem. Dolna granica wyznaczona samym powiązaniem to pierwiastek z dwóch razy jego sigma. MODELLED: ograniczony model trzech ciał z podanymi uproszczeniami i poglądowymi danymi wejściowymi, nie pomiar żadnej wielkości księżycowej. Wyłącznie doradczo: wynik analizy z narzędzia badawczo-inżynieryjnego; nie jest to sprzęt nawigacyjny z zatwierdzeniem typu ani usługa bezpieczeństwa życia. Która rodzina obserwabli jest wrażliwa na liczby Love'a Księżyca h2, k2 i l2, z prawdziwego przebiegu silnika v0.40.0 na scenariuszu scenarios/lunar-infrastructure-geodesy-sensitivity.toml. Każda komórka to średniokwadratowa pochodna cząstkowa obserwacji danej rodziny względem parametru, we własnych jednostkach tej rodziny (więc komórki porównuje się w obrębie wiersza, a nie kolumny); kreska oznacza, że rodzina nie wykazuje wrażliwości. pomiary laserowe odległości: h2 7,6, k2 brak, l2 9,8. śledzenie orbitera: h2 brak, k2 0,00086, l2 brak. grawimetr powierzchniowy: h2 2.9e+03, k2 4.3e+03, l2 brak. zegar powierzchniowy: h2 2.8e-17, k2 2.8e-17, l2 brak. Przy wszystkich czterech rodzinach sigma Cramera–Rao wynosi 0,36 % nominalnego h2, 0,52 % k2 i 1,16 % l2. Dodanie rodziny nigdy nie obniżyło najmniejszej wartości własnej (28 z 28 dodań), ale ślad pseudoodwrotności nie był większy tylko w 16 z 28: ta połowa progu G3 jest NOT MET. Rodzina orbitera widzi całkę wzdłuż linii widzenia z przyspieszenia k2, wartość z górnego krańca. MODELLED: ograniczony model trzech ciał z podanymi uproszczeniami i poglądowymi danymi wejściowymi, nie pomiar żadnej wielkości księżycowej. Wyłącznie doradczo: wynik analizy z narzędzia badawczo-inżynieryjnego; nie jest to sprzęt nawigacyjny z zatwierdzeniem typu ani usługa bezpieczeństwa życia.Która rodzina obserwabli jest wrażliwa na liczby Love'a Księżyca h2, k2 i l2, z prawdziwego przebiegu silnika v0.40.0 na scenariuszu scenarios/lunar-infrastructure-geodesy-sensitivity.toml. Każda komórka to średniokwadratowa pochodna cząstkowa obserwacji danej rodziny względem parametru, we własnych jednostkach tej rodziny (więc komórki porównuje się w obrębie wiersza, a nie kolumny); kreska oznacza, że rodzina nie wykazuje wrażliwości. pomiary laserowe odległości: h2 7,6, k2 brak, l2 9,8. śledzenie orbitera: h2 brak, k2 0,00086, l2 brak. grawimetr powierzchniowy: h2 2.9e+03, k2 4.3e+03, l2 brak. zegar powierzchniowy: h2 2.8e-17, k2 2.8e-17, l2 brak. Przy wszystkich czterech rodzinach sigma Cramera–Rao wynosi 0,36 % nominalnego h2, 0,52 % k2 i 1,16 % l2. Dodanie rodziny nigdy nie obniżyło najmniejszej wartości własnej (28 z 28 dodań), ale ślad pseudoodwrotności nie był większy tylko w 16 z 28: ta połowa progu G3 jest NOT MET. Rodzina orbitera widzi całkę wzdłuż linii widzenia z przyspieszenia k2, wartość z górnego krańca. MODELLED: ograniczony model trzech ciał z podanymi uproszczeniami i poglądowymi danymi wejściowymi, nie pomiar żadnej wielkości księżycowej. Wyłącznie doradczo: wynik analizy z narzędzia badawczo-inżynieryjnego; nie jest to sprzęt nawigacyjny z zatwierdzeniem typu ani usługa bezpieczeństwa życia.

Podane uproszczenia#

Ziemia i Księżyc jako masy punktowe na orbicie kołowej, bez Słońca, bez harmonicznych pola grawitacyjnego Księżyca; oś obrotu Ziemi jest normalną do orbity; układ inercjalny jest równy układowi obracającemu się w t = 0; Księżyc kulisty; synchroniczny układ księżycowy (bez libracji) z wyjątkiem geodesy-sensitivity; orbita jest przyjmowana jako znana w osiach księżycowych w frame-coestimation (jej błąd niesie sigma odległości orbitera); rodzina orbitera w geodesy-sensitivity widzi całkę wzdłuż linii widzenia z przyspieszenia k2 po usunięciu stałej i trendu liniowego, wartość z górnego krańca.

Kształt raportu#

Każdy raport zawiera kind, study, label, scenario_hash, pola badania oraz blok units (jednostkę i klasę pochodzenia dla każdego pola liczbowego). Nie są emitowane żadne szeregi czasowe. Listy pól: blok units każdego raportu oraz docs/field-units-schema.json.

Źródła#

k2 = 0,024116 +/- 0,000108 (Lemoine i in., Geophys. Res. Lett. 41(10), 3382-3389, 2014, doi 10.1002/2014GL060027), użyte jako wartość nominalna. h2 i l2 są punktami linearyzacji, a nie wartościami zweryfikowanymi. Współrzędne stacji DSN to wartości ITRF93 z komentarzy jądra NAIF earthstns_fx; pasma dokładności DSN odczytano wyłącznie z podsumowań wyszukiwania. Koncepcja space-tie opiera się na publicznych opisach GRASP i ESA Genesis. Pełna tabela, z opisem sposobu odczytu każdej wartości, znajduje się we wstępnej rejestracji.

Wyniki w skrócie (zob. RESULTS.md)#

Niespełnione i przypięte testami, które potwierdzają chybienie: C3 (miara wstrzykniętego błędu nie uruchamia się przy 3e-10 m/s2), połowa Q3 dotycząca szybkości bootstrap przy 1e-9 oraz połowa G3 dotycząca śladu CRLB. Ustalenie całkowitoliczbowej niejednoznaczności nie zostaje osiągnięte przy zarejestrowanych danych wejściowych. Nic nie jest VALIDATED.