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ÓrbitasEditar no GitHubFonte: docs/LUNAR-INFRASTRUCTURE.md

Órbita e superfície lunares como infraestrutura de navegação e geodésica

Tipo de cenário lunar-infrastructure, cinco estudos selecionados por study. MODELLED: um modelo restrito de três corpos com simplificações indicadas e dados de entrada ILLUSTRATIVE. A numérica é verificada face a programas numpy/scipy independentes; nada é comparado com uma medição de uma grandeza lunar e nada aqui é uma afirmação sobre qualquer missão ou sistema. Sem filiação nem aval de qualquer agência. Software de caráter consultivo, não um equipamento homologado. O Kshana não transmite nada e não controla equipamento.

Os projetos, os dados de entrada e os limiares foram fixados em xval/lunar-infra/PREREGISTRATION.md (registado antes de qualquer estudo ser pontuado) e em duas alterações divulgadas (PREREGISTRATION-amendment-1.md). O veredicto de cada limiar está em xval/lunar-infra/RESULTS.md.

Estudo Cenário O que calcula
od-consistency lunar-infrastructure-od-consistency.toml, ...-model-error.toml Determinação de órbita GNSS da Terra a bordo numa NRHO (ou family = "elfo") face a uma determinação de órbita independente a partir de terra por distância e taxa de variação da distância a partir de três estações da DSN; a covariância formal de cada estimativa; um Monte Carlo com semente sobre se as duas covariâncias explicam a sua diferença (q, qui-quadrado com 6 graus de liberdade); uma aceleração não modelada injetada
carrier-phase lunar-infrastructure-carrier-phase.toml (rápido), xval/lunar-infra/scenarios/carrier-phase-scored.toml (pontuado, cerca de oito minutos) Fase da portadora com dupla diferença conjunta de estação à superfície e de orbitador; covariância da ambiguidade flutuante; LAMBDA; sucesso por bootstrap e Monte Carlo; sigma de posição flutuante e fixa
frame-coestimation lunar-infrastructure-frame-coestimation.toml Informação de Fisher do referencial lunar de 7 parâmetros a partir da medição de distância a estações da Terra, com e sem distâncias orbitador-estação à superfície; conjuntos de estações aleatórios com semente
space-tie lunar-infrastructure-space-tie.toml GNSS, VLBI e medição de distância por laser numa só nave: precisão de Cramer-Rao dos desvios entre técnicas face ao erro de ligação local
geodesy-sensitivity lunar-infrastructure-geodesy-sensitivity.toml Informação sobre h2, k2, l2 e a libração física a partir de medição de distância por laser, seguimento de orbitador, um gravímetro e um relógio à superfície (constantes partilhadas com os módulos de tempo lunar)
Coerência de uma determinação de órbita GNSS da Terra a bordo numa órbita de halo quase retilínea com uma determinação de órbita independente a partir de terra, a partir de execuções reais do motor v0.40.0 em scenarios/lunar-infrastructure-od-consistency.toml e na variante com erro de modelo (400 ensaios cada). A diferença normalizada média q é 5,81 sem erro de modelo e 5,95 com um erro de aceleração injetado de 3e-10 m/s2, face a 6 esperado: as duas soluções de órbita são coerentes (limiar C1 MET). A parte dos ensaios acima do ponto dos 95 % é 0,040 e 0,052; o limiar para detetar o erro injetado era de pelo menos 0,5, pelo que é NOT MET (C3): a solução a bordo é conhecida a cerca de 352 m face a 23 m para a de terra, pelo que um deslocamento de dez metros se esconde dentro da sua covariância. MODELLED: um modelo restrito de três corpos com simplificações indicadas e dados de entrada ilustrativos, não uma medição de qualquer grandeza lunar. Consultivo: resultado de análise de uma ferramenta de investigação e engenharia, não um equipamento de navegação homologado e não um serviço de salvaguarda da vida humana.Coerência de uma determinação de órbita GNSS da Terra a bordo numa órbita de halo quase retilínea com uma determinação de órbita independente a partir de terra, a partir de execuções reais do motor v0.40.0 em scenarios/lunar-infrastructure-od-consistency.toml e na variante com erro de modelo (400 ensaios cada). A diferença normalizada média q é 5,81 sem erro de modelo e 5,95 com um erro de aceleração injetado de 3e-10 m/s2, face a 6 esperado: as duas soluções de órbita são coerentes (limiar C1 MET). A parte dos ensaios acima do ponto dos 95 % é 0,040 e 0,052; o limiar para detetar o erro injetado era de pelo menos 0,5, pelo que é NOT MET (C3): a solução a bordo é conhecida a cerca de 352 m face a 23 m para a de terra, pelo que um deslocamento de dez metros se esconde dentro da sua covariância. MODELLED: um modelo restrito de três corpos com simplificações indicadas e dados de entrada ilustrativos, não uma medição de qualquer grandeza lunar. Consultivo: resultado de análise de uma ferramenta de investigação e engenharia, não um equipamento de navegação homologado e não um serviço de salvaguarda da vida humana. Fixação da ambiguidade inteira da fase da portadora entre estações à superfície lunar e um orbitador, a partir do resultado registado da execução pontuada do motor v0.40.0 (tests/fixtures/lunar_infra/phase_full_run.json: 3 comprimentos de arco, um Monte Carlo de 400 sorteios cada, escrito por scenarios/carrier-phase-scored.toml). 1 dia: sucesso 1,0 % (erro-padrão 0,5 %), 134 ambiguidades, sigma de posição do orbitador 45,6 m flutuante e 18,5 m fixo; 2 dias: sucesso 0,5 % (erro-padrão 0,4 %), 259 ambiguidades, sigma de posição do orbitador 21,5 m flutuante e 8,7 m fixo; 3 dias: sucesso 2,8 % (erro-padrão 0,8 %), 375 ambiguidades, sigma de posição do orbitador 6,3 m flutuante e 2,1 m fixo. A fixação inteira não é alcançada: o sucesso mantém-se entre 1 % e 3 % a 25 dBi e, aos 12 dBi registados, o problema não pode ser formado. MODELLED: um modelo restrito de três corpos com simplificações indicadas e dados de entrada ilustrativos, não uma medição de qualquer grandeza lunar. Consultivo: resultado de análise de uma ferramenta de investigação e engenharia, não um equipamento de navegação homologado e não um serviço de salvaguarda da vida humana.Fixação da ambiguidade inteira da fase da portadora entre estações à superfície lunar e um orbitador, a partir do resultado registado da execução pontuada do motor v0.40.0 (tests/fixtures/lunar_infra/phase_full_run.json: 3 comprimentos de arco, um Monte Carlo de 400 sorteios cada, escrito por scenarios/carrier-phase-scored.toml). 1 dia: sucesso 1,0 % (erro-padrão 0,5 %), 134 ambiguidades, sigma de posição do orbitador 45,6 m flutuante e 18,5 m fixo; 2 dias: sucesso 0,5 % (erro-padrão 0,4 %), 259 ambiguidades, sigma de posição do orbitador 21,5 m flutuante e 8,7 m fixo; 3 dias: sucesso 2,8 % (erro-padrão 0,8 %), 375 ambiguidades, sigma de posição do orbitador 6,3 m flutuante e 2,1 m fixo. A fixação inteira não é alcançada: o sucesso mantém-se entre 1 % e 3 % a 25 dBi e, aos 12 dBi registados, o problema não pode ser formado. MODELLED: um modelo restrito de três corpos com simplificações indicadas e dados de entrada ilustrativos, não uma medição de qualquer grandeza lunar. Consultivo: resultado de análise de uma ferramenta de investigação e engenharia, não um equipamento de navegação homologado e não um serviço de salvaguarda da vida humana. Precisão do referencial lunar de sete parâmetros (três translações, uma escala e três rotações) a partir da medição de distância a estações da Terra, com e sem distâncias orbitador-estação à superfície, a partir de uma execução real do motor v0.40.0 em scenarios/lunar-infrastructure-frame-coestimation.toml. O sigma de Cramer-Rao das translações e das rotações diminui com as ligações do orbitador (por exemplo, t_z de 0,98 m para 0,046 m); o menor valor próprio da informação sobe 111 vezes e o traço do CRLB desce para 1,0 % (limiar F3 MET). Isto pressupõe que a órbita é conhecida nos eixos lunares, com o seu erro transportado pelo sigma de distância do orbitador de 1 m. MODELLED: um modelo restrito de três corpos com simplificações indicadas e dados de entrada ilustrativos, não uma medição de qualquer grandeza lunar. Consultivo: resultado de análise de uma ferramenta de investigação e engenharia, não um equipamento de navegação homologado e não um serviço de salvaguarda da vida humana.Precisão do referencial lunar de sete parâmetros (três translações, uma escala e três rotações) a partir da medição de distância a estações da Terra, com e sem distâncias orbitador-estação à superfície, a partir de uma execução real do motor v0.40.0 em scenarios/lunar-infrastructure-frame-coestimation.toml. O sigma de Cramer-Rao das translações e das rotações diminui com as ligações do orbitador (por exemplo, t_z de 0,98 m para 0,046 m); o menor valor próprio da informação sobe 111 vezes e o traço do CRLB desce para 1,0 % (limiar F3 MET). Isto pressupõe que a órbita é conhecida nos eixos lunares, com o seu erro transportado pelo sigma de distância do orbitador de 1 m. MODELLED: um modelo restrito de três corpos com simplificações indicadas e dados de entrada ilustrativos, não uma medição de qualquer grandeza lunar. Consultivo: resultado de análise de uma ferramenta de investigação e engenharia, não um equipamento de navegação homologado e não um serviço de salvaguarda da vida humana. Precisão dos desvios entre as posições por medição de distância a laser, VLBI e GNSS de uma nave, face ao erro da ligação local em terra, a partir de uma execução real do motor v0.40.0 em scenarios/lunar-infrastructure-space-tie.toml (um arco de 6.56 dias, sigmas das técnicas GNSS 10 m, VLBI 1 m, laser 0,1 m). Com uma ligação local de 1 mm a 1 m, o sigma de translação laser menos GNSS mantém-se perto de 1,04 m até a ligação atingir 1 m: é limitado pelo ruído de medição das técnicas, não pela ligação local. O piso definido apenas pela ligação é a raiz quadrada de dois multiplicada pelo seu sigma. MODELLED: um modelo restrito de três corpos com simplificações indicadas e dados de entrada ilustrativos, não uma medição de qualquer grandeza lunar. Consultivo: resultado de análise de uma ferramenta de investigação e engenharia, não um equipamento de navegação homologado e não um serviço de salvaguarda da vida humana.Precisão dos desvios entre as posições por medição de distância a laser, VLBI e GNSS de uma nave, face ao erro da ligação local em terra, a partir de uma execução real do motor v0.40.0 em scenarios/lunar-infrastructure-space-tie.toml (um arco de 6.56 dias, sigmas das técnicas GNSS 10 m, VLBI 1 m, laser 0,1 m). Com uma ligação local de 1 mm a 1 m, o sigma de translação laser menos GNSS mantém-se perto de 1,04 m até a ligação atingir 1 m: é limitado pelo ruído de medição das técnicas, não pela ligação local. O piso definido apenas pela ligação é a raiz quadrada de dois multiplicada pelo seu sigma. MODELLED: um modelo restrito de três corpos com simplificações indicadas e dados de entrada ilustrativos, não uma medição de qualquer grandeza lunar. Consultivo: resultado de análise de uma ferramenta de investigação e engenharia, não um equipamento de navegação homologado e não um serviço de salvaguarda da vida humana. Que família de observáveis é sensível aos números de Love lunares h2, k2 e l2, a partir de uma execução real do motor v0.40.0 em scenarios/lunar-infrastructure-geodesy-sensitivity.toml. Cada célula é a derivada parcial RMS das observações de uma família relativamente a um parâmetro, nas unidades próprias dessa família (pelo que as células se comparam ao longo de uma linha, não ao longo de uma coluna); um travessão significa que a família não tem sensibilidade. medição de distância por laser: h2 7,6, k2 nenhuma, l2 9,8. seguimento do orbitador: h2 nenhuma, k2 0,00086, l2 nenhuma. gravímetro à superfície: h2 2.9e+03, k2 4.3e+03, l2 nenhuma. relógio à superfície: h2 2.8e-17, k2 2.8e-17, l2 nenhuma. Com as quatro famílias, o sigma de Cramer-Rao é 0,36 % do h2 nominal, 0,52 % do k2 e 1,16 % do l2. Acrescentar uma família nunca baixou o menor valor próprio (28 de 28 acréscimos), mas o traço da pseudo-inversa não foi maior em apenas 16 de 28: essa metade do limiar G3 é NOT MET. A família do orbitador vê o integral ao longo da linha de visada da aceleração de k2, um valor do extremo superior. MODELLED: um modelo restrito de três corpos com simplificações indicadas e dados de entrada ilustrativos, não uma medição de qualquer grandeza lunar. Consultivo: resultado de análise de uma ferramenta de investigação e engenharia, não um equipamento de navegação homologado e não um serviço de salvaguarda da vida humana.Que família de observáveis é sensível aos números de Love lunares h2, k2 e l2, a partir de uma execução real do motor v0.40.0 em scenarios/lunar-infrastructure-geodesy-sensitivity.toml. Cada célula é a derivada parcial RMS das observações de uma família relativamente a um parâmetro, nas unidades próprias dessa família (pelo que as células se comparam ao longo de uma linha, não ao longo de uma coluna); um travessão significa que a família não tem sensibilidade. medição de distância por laser: h2 7,6, k2 nenhuma, l2 9,8. seguimento do orbitador: h2 nenhuma, k2 0,00086, l2 nenhuma. gravímetro à superfície: h2 2.9e+03, k2 4.3e+03, l2 nenhuma. relógio à superfície: h2 2.8e-17, k2 2.8e-17, l2 nenhuma. Com as quatro famílias, o sigma de Cramer-Rao é 0,36 % do h2 nominal, 0,52 % do k2 e 1,16 % do l2. Acrescentar uma família nunca baixou o menor valor próprio (28 de 28 acréscimos), mas o traço da pseudo-inversa não foi maior em apenas 16 de 28: essa metade do limiar G3 é NOT MET. A família do orbitador vê o integral ao longo da linha de visada da aceleração de k2, um valor do extremo superior. MODELLED: um modelo restrito de três corpos com simplificações indicadas e dados de entrada ilustrativos, não uma medição de qualquer grandeza lunar. Consultivo: resultado de análise de uma ferramenta de investigação e engenharia, não um equipamento de navegação homologado e não um serviço de salvaguarda da vida humana.

Simplificações declaradas#

Terra e Lua como massas pontuais numa órbita circular, sem Sol e sem harmónicos do campo gravitacional lunar; o eixo de rotação da Terra é a normal à órbita; o referencial inercial coincide com o referencial rotativo em t = 0; uma Lua esférica; um referencial lunar síncrono (sem libração), exceto em geodesy-sensitivity; a órbita é mantida conhecida nos eixos lunares em frame-coestimation (o seu erro é transportado pelo sigma da distância do orbitador); a família de orbitadores de geodesy-sensitivity vê o integral ao longo da linha de visada da aceleração de k2 depois de removidas uma constante e uma tendência linear, um valor do extremo superior.

Estrutura do relatório#

Todos os relatórios incluem kind, study, label, scenario_hash, os campos do estudo e um bloco units (uma unidade e uma classe de proveniência para cada campo numérico). Não é emitida nenhuma série por instante. Listas de campos: o bloco units de cada relatório e docs/field-units-schema.json.

Fontes#

k2 = 0,024116 +/- 0,000108 (Lemoine et al., Geophys. Res. Lett. 41(10), 3382-3389, 2014, doi 10.1002/2014GL060027), usado como valor nominal. h2 e l2 são pontos de linearização, não valores verificados. As coordenadas das estações da DSN são os valores ITRF93 dos comentários do kernel NAIF earthstns_fx; as bandas de exatidão da DSN foram lidas apenas em resumos de pesquisa. O conceito de ligação espacial segue as descrições públicas do GRASP e do Genesis da ESA. A tabela completa, com a forma como cada valor foi lido, consta do pré-registo.

Resultados num relance (ver RESULTS.md)#

Não atingidos, e fixados por testes que afirmam a falha: C3 (a métrica de erro injetado não dispara a 3e-10 m/s2), a metade de Q3 da taxa obtida por bootstrap a 1e-9 e a metade de G3 do traço do CRLB. A fixação da ambiguidade inteira não é conseguida nas entradas registadas. Nada é VALIDATED.