Πώς παρακολουθείται ένα διαστημικό σκάφος από την ESA ή πώς να μη χάσετε ένα διαστημικό σκάφος που κινείται στο διάστημα

Delta-DORΗ υπερακριβής τεχνική πλοήγησης βαθέως διαστήματος της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESA) μας πληροφορεί που βρίσκεται ένα διαστημικό σκάφος σε ένα πλαίσιο λίγων εκατοντάδων μέτρων, ακόμη σε μια απόσταση 100 000 000 χιλιομέτρων. Η πλοήγηση ενός διαστημικού σκάφους στο Ηλιακό μας Σύστημα απαιτεί τη γνώση του πόσο μακριά είναι, πόσο γρήγορα ταξιδεύει και σε ποια κατεύθυνση.

Πόσο μακριά βρίσκεται;
Χρησιμοποιώντας έναν μόνο επίγειο σταθμό εδάφους, η απόσταση ενός διαστημικού σκάφους στο βαθύ διάστημα μπορεί να προσδιοριστεί από το χρόνο που παίρνει ένα ραδιοσήμα που ταξιδεύει από το σκάφος στην κεραία του επίγειου σταθμού.

Ποια είναι η κατεύθυνση;

Έρχεται ή απομακρύνεται;
Πόσο γρήγορα κινείται ένα διαστημικό σκάφος κατά μήκος της «γραμμής παρατήρησης», με άλλα λόγια κινούμενο από ή προς τη Γη; Αυτό το προσδιορίζουμε από τη συχνότητα του ραδιοσήματος που στέλνεται από το σκάφος, η οποία αλλάζει ανάλογα με το εάν το όχημα πλησιάζει προς εμάς (υψηλότερη συχνότητα) ή απομακρύνεται από εμάς (χαμηλότερη συχνότητα). Αυτό ονομάζεται μετατόπιση Doppler.

Αριστερά ή δεξιά;
Τώρα για το ζόρικο κομμάτι! Το διαστημικό σκάφος κινείται αριστερά ή δεξιά στον ουρανό; Δύο από τους τρεις πολύ διαχωρισμένους μεταξύ τους επίγειους σταθμούς βαθέως διαστήματος της ESA συλλαμβάνουν σήματα προερχόμενα από το διαστημικό σκάφος, χρησιμοποιώντας τη διαφορά στους χρόνους άφιξης για τον προσδιορισμό της «κάθετης» ή «γωνιακής» θέσης.

Οι φωτεινότεροι φάροι
Η ατμόσφαιρα της Γης και τα ηλεκτρονικά των επίγειων σταθμών καθυστερούν το σήμα των διαστημικών σκαφών, δημιουργώντας αβεβαιότητα στη θέση τους. Για να αφαιρέσουμε αυτή την αβεβαιότητα, δυο σταθμοί επίσης λαμβάνουν σήματα από μια άλλη ραδιοπηγή στη γύρω περιοχή του ουρανού, της οποίας η θέση είναι με ακρίβεια γνωστή – ένα κβάζαρ. Η αφαίρεση της θέσης που «λήφθηκε» από το κβάζαρ από τη μέτρηση που λήφθηκε από το διαστημικό σκάφος απομακρύνει όλες τις καθυστερήσεις που είναι κοινές και για τα δυο – δίνοντας το Δέλτα στο όνομα αυτής της τεχνικής, που ονομάστηκε «Delta-Differential One-Way Ranging».

Τα κβάζαρ είναι κάποια από τα φωτεινότερα αντικείμενα του σύμπαντός μας. Η κολοσσιαία τους ενέργεια προέρχεται από ύλη που πέφτει μέσα σε μια μαύρη τρύπα. Είναι πολύ-πολύ απομακρυσμένα αλλά οι θέσεις τους είναι γνωστές με πολύ μεγάλη ακρίβεια, έτσι