Comments 43
Очень хороший разбор! А про разработчиков станции возникает ощущение что они даже не пытались сымитировать возможные проблемы при посадке (типа того же отказа датчиков, кстати, там же должно быть 2-3-N кратное резервирование ???)
Огромное спасибо и за данные телеметрии и за предварительную оценку. Теперь есть куча материала и идей для разбора. Попробую немного преобразовать для наших ребят из ЦКОМ, чтоб потренировались в моделировании.
А что сложного в определении ориентации с учетом сегоднящних возможностей оптики и вычислительных ресурсов и почему это должно занимать много времени? Как мне кажется, сейчас даже студент напишет программку для смартфона которая по одному снимку и карте звездного неба определит ориентацию за доли секунды.
Как минимум рядом будет луна, а кроме этого солнце и земля может быть при неудачных обстоятельствах в кадре. Космические вычислительные системы на 2 порядка медленнее наземных из-за реализации защиты от радиоактивности. Работа с изображениями в реальном времени выглядит не тривиально. Еще бывает необходимость задумываться о массе, энергопотреблении и стоимости.
Датчики формата sun/star tracker существуют с 60-х годов, вероятно, последние лет десять они достаточно малы и надёжны. Насколько я знаю, довольно давно они представляют собой автономный модуль, выдающий чистый ответ в градусах (либо флаг ошибки привязки). В этом же и заключается проблема с ними — они чаще всего затачиваются под конкретные подзадачи (уточнение положения относительно звезды Х), а не под поиск положения после полной потери координации/перезагрузки.
Про разница в 2 порядка не знал, но это всего лишь задержка в несколько секунд.
А вес — ну не на лампах же собирают сейчас, по сути линза + матрица + спец. процессор много весить не должны. Да и датчик один из самых важных, нельзя на нем экономить.
PS: под экономить имел ввиду затраты на разработку, т.е. не брать проверенные решения из 60х, а сделать быстрее, точнее и надежнее на современной элементной базе.
А вес — ну не на лампах же собирают сейчас, по сути линза + матрица + спец. процессор много весить не должны. Да и датчик один из самых важных, нельзя на нем экономить.
PS: под экономить имел ввиду затраты на разработку, т.е. не брать проверенные решения из 60х, а сделать быстрее, точнее и надежнее на современной элементной базе.
Угловой размер звёзд очень мал, и (по крайней мере, на матрицах доступных для продажи) часть может вообще не отображаться. Это делает трудной даже задачу опознания созвездия, не говоря уже о триангуляции по конкретным звёздам. + Если не сажать в затмение, то будет засветка от солнца. Я когда-то пробовал сделать нормальную навигацию по фотке неба, и ничего адекватного не вышло. Матмодель+инерциалка с редкими уточнениями по фиговому GPS были гораздо лучше.
Если решать такую задачу для космоса — нужно спецматрицы какие-то заказывать, к ним нестандартные дрова, обработку чипом и прочее. Теоретически возможно, но проблемы никуда не денутся. Вряд ли оно того будет стоить.
Если решать такую задачу для космоса — нужно спецматрицы какие-то заказывать, к ним нестандартные дрова, обработку чипом и прочее. Теоретически возможно, но проблемы никуда не денутся. Вряд ли оно того будет стоить.
А причём здесь «угловой размер звёзд» если речь идёт об опознании созвездий? Для защиты от засветки существуют бленды, и, поскольку момент посадки известен, то нет проблем выбрать такие участки неба, которые будут вдали от источников засветки.
Я когда-то пробовал сделать нормальную навигацию по фотке неба, и ничего адекватного не вышло. Матмодель+инерциалка с редкими уточнениями по фиговому GPS были гораздо лучше.Матмодель и инерциалка и здесь пригодится, но GPS у Луны пока не создан. Спематрицы для космоса нужны по определению.
А причём здесь «угловой размер звёзд» если речь идёт об опознании созвездий?
На 2к качестве с обычной камеры звёзды меньше пикселя, и смазываются от малейшего движения. Их очень фигово видно. Нужны матрицы очень хорошие, и, возможно, крутые подвесы. Такие чтоб гироподвес, а внутри ещё один привод, дополнительная степень свободы чтобы имитировать аналог стартрекера, но получающий уже отфильтрованые данные о позиции, которые дожны поступать быстро, то есть ещё и на гридах их надо реализовывать. И вот внутри стартрекера уже камера-опознавалка, которая может на быстрых выдержках кучу пикселей отснимать.
Но только если такое городить, то, как уже отписались — проще сделать «оптическую мышь» китайцев, и смотреть не на звёзды, а на поверхность.
GPS у Луны пока не создан
Да, но отправить сопровождающий спутник и отложить на поверхность кирпичей вроде тутошних Дорис, с обратной связью всех со всеми — и можно будет хоть немного уточняться глобально. Хотя это уже звучит как довольно дорогой проект…
На 2к качестве с обычной камеры звёзды меньше пикселя, и смазываются от малейшего движения.Вообще-то звёзды, насколько мне известно, лучшие аналоги математической точки на настоящее время. То есть они для любой потенциально возможной камеры будут меньше пикселя. То, что матрица нужна хорошая, я не спорю, а вот на счёт подвеса — мне кажется избыточно. Просто ориентацию в пространстве, как правило, надо производить во время инерционного полёта, когда воздействие на аппарат минимально. Соответственно, нет необходимости в коротких выдержках.
Но только если такое городить, то, как уже отписались — проще сделать «оптическую мышь» китайцев, и смотреть не на звёзды, а на поверхность.Это разные задачи. По звёздному датчику выставляется исходная ориентация, после этого наступает черёд инерционной ориентации. Лазерные гироскопы относительно недороги, массу имеют небольшую, есть смысл их дублировать.
Кстати, не стоит недооценивать китайцев. «ЧАНЪЭ-4» не только чётко определился с ориентацией, но, с помощью ИИ, сначала подтвердил локализацию, а затем, в режиме висения, скорректировал место посадки. Это хорошо видно на ролике процесса прилунения китайского аппарата:
1) 0'29" — Контроль дальности по ориентирам. Вероятно, и выход на место посадки тоже, но это до ролика.
2) 1'02" — Погашена горизонтальная скорость, начало изменения ориентации.
3) 1'30"-1'43" — Предварительный выбор места посадки.
4) 1'55" — Начало режима висения.
5) 2'05" — Корректировка места посадки.
2) 2'17" — Посадка.
То есть с помощью ИИ была обеспечена не ориентация, а точность и безопасность посадки. С моей точки зрения китайцы задали стандарт для современных посадочных аппаратов.
Да, но отправить сопровождающий спутник и отложить на поверхность кирпичей вроде тутошних Дорис, с обратной связью всех со всеми — и можно будет хоть немного уточняться глобально. Хотя это уже звучит как довольно дорогой проект…Вообще американские частники уже планируют что-то подобное. Но в последнее время из четырёх аппаратов на Луну успешно сели два китайских аппарата, а для того, чтобы обеспечить глобальное позиционирование на Луне, надо посадить несколько десятков. Впрочем, не всё так страшно — для локального позиционирования достаточно четырёх маяков. Но необходимо озаботиться видимостью спутника в данный момент.
Спасибо за подробный ответ. Кстати говоря, я до сих пор и не задумывался над вопросом, как далеко распространяются радиоволны над поверхностью Луны. Вообще очень много прикладных задач обмусоленых на Земле ещё даже не пытались решать на Луне и других планетах… А в ближайшее время там может понадобится серьёзная инфраструктура.
Я когда-то пробовал сделать нормальную навигацию по фотке неба, и ничего адекватного не вышло. Матмодель+инерциалка с редкими уточнениями по фиговому GPS были гораздо лучше.
Я так понимаю, что речь идет об ориентации — т.е. определения в какую сторону смотрим, а не навигации — т.е. определения своего положения в пространстве. Первая задача ИМХО гораздо проще.
Это не околоземная орбита, поэтому проблем достаточно много. На околоземной все просто — прогноз хорошо работает, траектория стабильна, можно использовать Йельский bright star catalogue (звездные величины до 6,5). Минимум надо видеть 3 звезды, то есть для гарантии нужен полный угол обзора где то 40 градусов (если пара датчиков — то до звездной величины 3,6). В итоге, если нам достаточно 3 угловых минут и 2 Гц — один датчик выходит 0,25 кг. Если нужно больше — неизбежный рост массы. Или же добавляем ИК- вертикаль (быстрая) и звездный (0,5 угл мин, где то период 5 сек, зато мелкий).
А вот на Луне похуже и с ИК вертикалью и с переработкой каталога. И конечно же головная боль в прогнозировании орбиты
А вот на Луне похуже и с ИК вертикалью и с переработкой каталога. И конечно же головная боль в прогнозировании орбиты
Вот только в данном случае нужна не звездная ориентация, а ориентация относительно поверхности Луны. Которая к тому же еще и меняется, так как станция движется. Да и со звездной не так и просто. Камера что была на станции смотрела на Луну. А на звездный датчик похоже забыли поставить бленду и он глючил весь полет…
Небольшой офтоп.
Эту проблему очень хорошо решили китайцы, поставив хорошую камеру, направленную «вниз» от аппарата и мощный компьютер, который контролировал процесс посадки, сравнивая со спутниковым снимком, и автономно скорректировал место посадки, выбрав более ровную площадку. Израильтянам для второй версии Берешита тоже доступен больший бюджет и необходимые комплектующие. Думаю, что китайцы задали новый стандарт для посадочных АМС.
Эту проблему очень хорошо решили китайцы, поставив хорошую камеру, направленную «вниз» от аппарата и мощный компьютер, который контролировал процесс посадки, сравнивая со спутниковым снимком, и автономно скорректировал место посадки, выбрав более ровную площадку. Израильтянам для второй версии Берешита тоже доступен больший бюджет и необходимые комплектующие. Думаю, что китайцы задали новый стандарт для посадочных АМС.
Прекрасная аналитика, спасибо.
А я всегда говорил — «Перед концертом, никакого ремонта аппаратуры, или её профилактического обслуживания, делать не надо»! Работает и ладно! Отремонтируем после концерта!
В данном случае просматривается, что в команде конструкторов не было системного аналитика по проекту в целом! Одним словом — дети.
В данном случае просматривается, что в команде конструкторов не было системного аналитика по проекту в целом! Одним словом — дети.
Взрослые люди, все всё понимают.
Это распил бабла. Сесть и не должна была.
Можно ли верить показателям скорости после перезагрузки? Если с датчиками ускорения никаких проблем нет, то скорость, особенно горизонтальную не совсем понятно как рассчитывать.
Вертикальная скорость определяется по показаниям радара. А горизонтальная? Интегрированием ускорения?
Вертикальная скорость определяется по показаниям радара. А горизонтальная? Интегрированием ускорения?
Мне тоже очень интересно как считалась скорость. Реально очень мало информации по системам станции. У меня даже было подозрение, что эти скорости считали в JPL имея доплеровское смещение сигнала и параметры гравитационного поля Луны. Но с картинкой не очень вяжется.
Впрочем, горизонтальную скорость и станция по доплеру могла считать.
Обычно же (со времен Сурвеора) есть четыре луча (радара или лазера) которые определяют данные до четырех точек по которым и считаются боковые скорости.
Как то так
Но, согласно видеоописанию схемы полета, «Берешит» на подобный режим переходил только с высоты 1 км. И нормального описания его системы нет. Только известно, что это был самый дорогой элемент миссии. 5.6 млн долларов из 18. (факт совершенно ожидаемый).
Впрочем, горизонтальную скорость и станция по доплеру могла считать.
Обычно же (со времен Сурвеора) есть четыре луча (радара или лазера) которые определяют данные до четырех точек по которым и считаются боковые скорости.
Как то так
Но, согласно видеоописанию схемы полета, «Берешит» на подобный режим переходил только с высоты 1 км. И нормального описания его системы нет. Только известно, что это был самый дорогой элемент миссии. 5.6 млн долларов из 18. (факт совершенно ожидаемый).
Только известно, что это был самый дорогой элемент миссии. 5.6 млн долларов из 18 (факт совершенно ожидаемый).Вообще-то для меня такая стоимость космической версии серийно выпускаемого доплеровского измерителя скорости кажется неадекватной. Но я согласен, что причиной аварии оказался недостаточный бюджет миссии. Тем удивительней успешный выход аппарата на окололунную орбиту в несколько гравитационных манёвров со стандартной ГПО орбиты.
А какие серийные системы имеете ввиду? Просто, например, самолетные рассчитаны на несколько другие вертикальные и горизонтальные скорости. Плюс вопрос массы. Раз сухая масса под 160 кг, то на подобную систему вряд ли ушло больше пары килограмм.
Денег, конечно, не хватило. Но озвученные 90 млн это как раз ожидаемая сумма для подобной разработки. Из них 18 млн — аппарат, 20 — запуск. Остальное НИОКР. Когда Гугл Прайз начинался я как раз, помню, думал что более менее уложиться можно будет в 100 млн.
Денег, конечно, не хватило. Но озвученные 90 млн это как раз ожидаемая сумма для подобной разработки. Из них 18 млн — аппарат, 20 — запуск. Остальное НИОКР. Когда Гугл Прайз начинался я как раз, помню, думал что более менее уложиться можно будет в 100 млн.
Если есть самолётные, то «изобретать» сампринцип доплеровского измерителя вектора уже не надо.Я тоже думаю, что масса всей системы измерителя вектора скорости (а, при некотором усложнении прибора и построителя вертикали) не более двух килограмм.
А вот с процессором и датчиками явно пишлось экономить, поэтому не было их дублирования, пришлось использовать слишком слабый двигатель, и топлива было в обрез. С учётом полученного опыта можно построить новый аппарат немного большего размера и массы с учётом этих ошибок.
А вот с процессором и датчиками явно пишлось экономить, поэтому не было их дублирования, пришлось использовать слишком слабый двигатель, и топлива было в обрез. С учётом полученного опыта можно построить новый аппарат немного большего размера и массы с учётом этих ошибок.
Там причем здесь принцип? Принцип давно известен. Но здесь нужна конкретная реализация. Это одна из немногих сложных систем которую нужно было разрабатывать с нуля по специальному ТЗ именно для станции. Нельзя было взять уже готовые блоки/баки/двигатели разработанные для других целей. А именно разработать и протестировать.
Ладно здесь. Например, на Сурвейоре подобная система посадки отняла времени больше любой другой системы. Завершающие испытания ее прошли уже когда первый летный экземпляр отправляли на космодром. А чтобы облегчить посадку С-1 выбрали район посадки в котором сложные алгоритмы не требовались. А программа все-таки была другого уровня. Конечно, часть вещей сейчас можно передать на ЭВМ. Но отработку это не отменяет
Ладно здесь. Например, на Сурвейоре подобная система посадки отняла времени больше любой другой системы. Завершающие испытания ее прошли уже когда первый летный экземпляр отправляли на космодром. А чтобы облегчить посадку С-1 выбрали район посадки в котором сложные алгоритмы не требовались. А программа все-таки была другого уровня. Конечно, часть вещей сейчас можно передать на ЭВМ. Но отработку это не отменяет
Математика и логика этого прибора сейчас хорошо известны, поэтому, да, нужна только конкретная реализация. И не надо сравнивать с Сурвейором. В то время сама технология была новинкой, комплектующих «на полке» не было. Повторяю, готовых блоков — не было. Но комплектующие для их сборки и технологии — были.
Понимаете ли в чём дело, «с дивана» вообще всё кажется довольно простым и быстрым. А вот при реализации «в железе» уникального (не в смысле физического принципа, а в смысле конкретной реализации) прибора с жёсткими ограничениями на габариты, массу и энергопотребление, суровыми требованиями по вибрационной стойкости, стойкости к радиации и перепадам температуры в широком пределе, возникают некоторые «овраги»…
Raspberry Pi стоит менее $50, но он же в версии для спутников CubeSat (которые НЕ летают через радиационные пояса) — уже более $2000. А ведь это — более не менее серийный продукт!
Raspberry Pi стоит менее $50, но он же в версии для спутников CubeSat (которые НЕ летают через радиационные пояса) — уже более $2000. А ведь это — более не менее серийный продукт!
Я не думаю, что и дифференциальный измеритель векторов скорости для Берешида делали диванные специалисты. Да, я понимаю, что это было не просто. Тем не менее, на фоне реально решённых ими проблем, эта не была чрезмерно сложной.
Строго говоря, принцип измерения скорости света тоже появился за века до того, как появилась волновая теория — аж в 1676 (Олаф Ремер, подсчет времени между расчетным и видимым затмениями спутников Юпитера, зная длину «хорды» земной орбиты между наблюдениями). Конечно тогда ошиблись аж на 29%, но уже через 46 лет ошибку уменьшили всего до 35 (опыт Брэдли).
Так что Павел очень точно подметил, что тут вопрос не в принципе, а конкретной реализации под конкретную задачу.
Так что Павел очень точно подметил, что тут вопрос не в принципе, а конкретной реализации под конкретную задачу.
Проще всего скорость и направление движения относительно вселенной определять по анизотропии (допплеру) реликтового излучения :)
Sign up to leave a comment.
Анализируем телеметрию «Берешита», или Что случилось около Луны 11 апреля 2019 года