Die Effekte des Uhrendriftes bei den MER-Rovern, Teil 2.HGA Commanding ist die nominelle und bevorzugte Methode.Aufgrund der großen Änderung in der Zeit, musste die Aktualisierung der Haltungsabschätzung unter Verwendung der GetFineAttitude-Technik statt der QuickFineAttitude-Technik, die wir normalerweise verwenden, durchgeführt werden. Dies liegt daran, dass es unwahrscheinlich ist, dass die Sonne nahe genug an der Mitte des ursprünglichen Bildes der QuickFineAttitude wäre, so dass sie während des zehnminütigen Sungaze6 im Bild bleiben würde. Da die vorherige Lagenschätzung unter Verwendung der Zeit vor der Aktualisierung bestimmt wurde und die erwartete Sonnenposition unter Verwendung der Zeit nach der Aktualisierung bestimmt wurde, wäre die Bildausrichtung ausgeschaltet und die Sonne wäre nicht in der Mitte des Bildes. Mit dem aktuellen Uhrzeitfehler ist es möglich, dass sich die Sonne von der Seite des Bildes bewegen könnte, während der Rover sie während der QuickFineAttitude beobachtete. Wenn die Aktualisierung der Lageabschätzung nach dem Aktualisieren der Flugzeit fehlgeschlagen ist, könnten mehrere Flugregeln vorliegen, bevor eine andere befohlen werden könnte, weil es schwierig ist, die HGA mit der alten Lageabschätzung nach der Zeitkorrektur zu befehligen.
Nach einer großen Aktualisierung der Rover-Uhr müsste das Bodenoperationsteam die SCLKvSCET-Datei aktualisieren. Ohne dieses Update konnten die Ground-Tools die SCLK-Zeiten für Ereignisse wie die Übertragung der Kommunikation zur richtigen SCET-Zeit nicht übersetzen. Der richtige Weg, um diese Aktualisierung durchzuführen, beinhaltet das Senden von Timing-Paketen vom Rover, die einen erfolgreichen HGA-Kommunikationsdurchlauf erfordern. Dies müsste also getan werden, nachdem die Einstellung des Rovers erfolgreich aktualisiert wurde.
Es gibt ein paar andere Probleme, die behandelt werden müssten. Bei allen Kommunikationsdurchgangsfenstern, die zuvor in das Fahrzeug geladen wurden, müssen ihre Startzeiten aktualisiert werden. Die Zeiten des Kommunikationsfensters müssten sich ändern, um die neue SCLK-Zeit wiederzugeben, die die Zeit darstellt, während der das
Deep Space Network (DSN) auf die Kommunikation wartet. Dies könnte erst nach der Aktualisierung der SCLKvSCET-Datei erfolgen. Darüber hinaus müsste die Längeneingabe für die Power-Analysis-Ground-Software geändert werden, um die Realität widerzuspiegeln. Schließlich hat der Rover eine Vorstellung von der lokalen Zeit während des Tages, die aus der SCLK-Zeit und einer parametrisierten Referenzzeit berechnet wird, die Mitternacht auf dem ersten Sol darstellt. Die Referenzzeit wurde mehrmals während der Mission aktualisiert, um mit der Uhrendrift fertig zu werden. Es müsste erneut aktualisiert werden, nachdem der Taktfehler reduziert wurde.
Mehrere kleine inkrementelle Anpassungen an der Uhr des Rovers können verwendet werden, um die Probleme zu mindern, die mit einer einzelnen großen Anpassung verbunden sind. Um zu verdeutlichen, warum dies zutrifft, wird ein Extremfall in Betracht gezogen. Wenn der Takt momentan um einen bestimmten Betrag jedes Sol vorwärtsbewegt, dann ist es möglich, den Takt jedes Sol um einen Betrag rückwärts einzustellen, der kleiner ist als der Vorwärtsdrift. Wenn man die Drift für ein einzelnes Sol betrachtet, scheint es, als ob es um einen bestimmten Betrag nach vorne driftet und dann einen Teil dieses Betrags rückwärts springt. Aus einer solitären Perspektive betrachtet würde dies jedoch den Anschein erwecken, die Vorwärtsdrift zu reduzieren, sie jedoch nicht zu beseitigen.
Wenn die Einstellungen nur für die Mission Clock vorgenommen wurden, wie im vorherigen Abschnitt beschrieben, besteht keine Gefahr eines unbeabsichtigten FSW-Reset. Darüber hinaus verfügt das Team für Bodenoperationen bereits über die Erfahrung und die Werkzeuge, um mit der langsam schwankenden Rate der Taktdrift umzugehen.
Durch geringfügiges Erhöhen der Größe der Takteinstellung kann die Drift effektiv aufgehoben oder umgekehrt werden, wenn sie von einer Solperspektive betrachtet wird. Solange die Effektivgeschwindigkeit der Rückwärtsdrift nicht größer ist als die Vorwärtsdrift, die die Uhr erfahren hat, kann das Operationsteam mit dieser Drift ohne Änderung seiner bestehenden Prozeduren umgehen. Lagenaktualisierungen, Aktualisierungen der Dateien bezüglich SCLK- und SCET-Zeiten, Aktualisierungen von Kommunikationsfenstern und Aktualisierungen der Ortszeit des Rovers können weiterhin in ihrer aktuellen Häufigkeit stattfinden, ohne Gefahr zu laufen, den Kontakt mit dem Rover zu verlieren.
Die inkrementellen Taktanpassungen können bei jedem Sol auftreten, oder etwas größere Anpassungen können bei jedem einzelnen Sol auftreten. Anpassungen von einer Minute würden nur die Lagenschätzung um ungefähr 0,24 Grad beeinflussen, eine Menge, die keine ernsthaften HGA-Ausrichtungsprobleme verursachen würde, unter der Annahme, dass die Schätzung der Startlage einigermaßen genau war und die Lagenschätzung aktualisiert wurde, bevor die nächste Anpassung vorgenommen wurde. Darüber hinaus konnten die Auswirkungen von Anpassungen um eine Minute aus Sicht der Kommunikationsfensterzeiten toleriert werden. Aus der Perspektive eines Raumfahrzeugbetriebs wären jedoch seltene Aktualisierungen aufgrund von Workload- und Komplexitätsbetrachtungen vorteilhaft. Wir sind gerade dabei, die beste Größe und Häufigkeit für die Anpassungen zu bestimmen.
Reduzierung der Taktabweichung durch Steuern der Uhrentemperatur.
Da die Rate der Taktdrift von der Temperatur des Takts abhängt, kann die Driftrate gesteuert werden, wenn die Takttemperatur gesteuert werden kann. Wie die Abbildungen 7 und 8 zeigen, ist die Driftrate bei einer durchschnittlichen Missionstakttemperatur niedrig. Bei besonders warmen Temperaturen, die sich noch im sicheren Betriebsbereich für die Hardware befinden, driftet die Uhr in die andere Richtung.
Die Mission Clock befindet sich im
Rover Electronics Modul (REM). Es gibt keine Heizungen in der Nähe der Mission Clock oder in der REM, die durch Bodenbefehle ein- oder ausgeschaltet werden können. Die Temperatur in der REM in der Nähe der Mission Clock ist am wärmsten, wenn es im Sommer am Standort des Rovers ist. Dies ist auf eine Kombination von höheren Außentemperaturen und erhöhter Rover-Aktivität zurückzuführen. Da der Rover solarbetrieben ist, kann er aktiver sein, wenn im Sommer mehr Sonnenlicht vorhanden ist, und die erhöhte Aktivität hält den REM wärmer.
Obwohl Bodenoperatoren keine Heizungen einschalten können, um die Missionsuhr zu erwärmen, haben sie eine gewisse Kontrolle über die Aktivitäten, die der Rover ausführt. Bestimmte Aktivitäten sind effektiver beim Aufheizen der REM. Die zwei wirksamsten Mittel zum Erwärmen des REM sind das Einschalten der Inertial Measurement Unit (IMU), beispielsweise wenn der Rover fährt, und das Durchführen von Ultrahochfrequenz (UHF) -Kommunikationsdurchläufen. Aus Gründen der Stromversorgung schalten die Bodenoperatoren die IMU nur dann ein, wenn sie benötigt werden, und sie können nicht über Nacht eingeschaltet bleiben.
Im Idealfall würde der Rover während des Tages fahren und dann sowohl einen Nachmittag als auch einen frühen UHF-Kommunikationspass haben. Dies wird gelegentlich während der Mars Sommerzeit getan. Unglücklicherweise, während des Marswinters, wenn die Missionsuhr am meisten erwärmt werden muss, gibt es normalerweise nicht genug Kraft für entweder Fahren oder einen UHF-Morgenpass. Während des Marssommers fährt der Rover häufig den größten Teil des Tages und hat somit die IMU bereits eingeschaltet, obwohl es einige Sole gibt, wenn der Rover nicht fährt und die IMU für einen Teil des Sols eingeschaltet sein kann. Außerdem werden die UHF-Kommunikationspässe am Morgen bereits zu fast jeder Gelegenheit genutzt, wenn die Leistungsstufen es erlauben. Es gäbe also nur einen kleinen zusätzlichen Vorteil, der dadurch erzielt werden könnte, dass versucht wird, die Uhrentemperatur durch Steuern des Aktivitätsniveaus zu steuern.
Es besteht ein gewisses Risiko beim Versuch, die Uhrentemperatur zu erhöhen. Die Hardware im REM kann beschädigt werden, wenn die Temperatur zu hoch ist. Obwohl das Fehlerschutzverhalten des FSW den Rover bei Überhitzung abschaltet, werden dadurch auch alle Befehlsfolgen des Rovers deaktiviert. Wir ziehen es vor, die Kontrolle über den Rover nicht an das autonome Fehlerschutzverhalten abzugeben. Es würde also eine sorgfältige Planung erfordern, um die REM-Temperatur warm, aber nicht zu warm zu halten. Aufgrund des begrenzten Nutzens haben wir dies derzeit nicht versucht.
Quellen:
https://trs.jpl.nasa.gov/bitstream/handle/2014/43244/12-3587_A1b.pdf?sequence=1&isAllowed=yhttps://trs.jpl.nasa.gov/handle/2014/43244 Die MER-Rover verfolgen die absolute Zeit in Spacecraft Clock (SCLK) -Zeit. Die SCLK-Zeit ist die Schätzung des Rovers der gegenwärtigen Ephemeridenzeit (ET) (alias baryzentrische dynamische Zeit (TDB)) 3,4, ausgedrückt als Ephemeridensekunden nach der J2000.0-Epoche.
ET = Ephemeris Time
FSW = Flight Software
HGA = High Gain Antenna
IDD = Instrument Deployment Device
IMU = Inertial Measurement Unit
MER = Mars Exploration Rover
REM = Rover Electronics Module
SCLK = Spacecraft Clock
Sol = ein Marstag
UHF = Ultra-high Frequency
So ist das Problem für das Team nicht so einfach zu bewältigen.
Ihnen wünsche ich ein gutes Gelingen dafür.
Mit den besten Grüßen
Gertrud
