Nawigacja sygnałem radiowym

Efekt Dopplera: jak szybko się porusza

Gdy sonda oddala się od anteny albo się do niej zbliża, częstotliwość jej sygnału nieznacznie się przesuwa. Śledząc to przesunięcie, Deep Space Network mierzy prędkość sondy wzdłuż linii widzenia. W nawigacji najbardziej przydaje się pomiar dwukierunkowy: stacja wysyła sygnał, sonda go odsyła, a na Ziemi porównuje się oba.

Pomiar odległości: jak daleko jest

Przy pomiarze odległości stacja wysyła zakodowany sygnał, który sonda od razu odsyła. Opóźnienie podróży w obie strony daje czas biegu światła między stacją a sondą, a więc odległość.

Delta-DOR: gdzie jest na niebie

Trzecia metoda wykorzystuje jednocześnie dwie stacje na różnych kontynentach. Obie słuchają sondy, a potem kwazara – bardzo odległego naturalnego źródła radiowego o znanym położeniu. Porównanie daje bardzo dokładnie kąt, pod jakim widać sondę na niebie. Technika ta, nazywana delta-DOR, korzysta z par Goldstone–Madryt albo Goldstone–Canberra, a jeden pomiar trwa około godziny.

Dlaczego sondy muszą myśleć same

Sygnał radiowy biegnie z prędkością światła, ale odległości są tak duże, że opóźnienie liczy się w minutach. W czasie lądowania Perseverance na Marsie sygnały docierały do JPL po 11 minutach, a całe schodzenie trwało około siedmiu. Kiedy inżynierowie usłyszeli, że lądowanie się zaczęło, było już po wszystkim. Każdy krok musiał być zaprogramowany wcześniej. Historia lądowań jest na stronie Mars.