太空船如何維持正確航向？

美國航太總署噴射推進實驗室卡西尼導航小組主任瓊斯（Jeremy Jones）回答： 
翻譯／甘錫安

　　是否能在太空中維持航向正確，取決於三個因素：估計探測船目前的位置與速度（軌跡）、預測探測船未來的軌跡，以及調整軌道朝任務目標前進。 

　　要估計目前的軌道，必須建立探測船上所受的作用力模型，以及探測船的距離與速度測量數據。由於重力影響至鉅，因此主要作用力模型是「行星與衛星天文曆」，其中列出了太陽系中主要天體在某個時刻的位置。在精確程度方面，目前的行星天文曆中，在地球軌道之內的行星位置誤差值為一公里以內，木星和土星則可在10公里以內。在土星的衛星軌道方面，土衛六的軌道誤差可在一公里以下，其他衛星則在10公里以內。 

　　探測船的距離和速度測量數據，則是用來確定探測船與地球相對的位置。美國所有的行星探測船都是由「外太空網路」的天線提供測量數據。天線發射無線電訊號給探測船，探測船收到訊號後再傳回地面通訊站。導航人員計算發出和傳回的訊號差異，判定探測船的距離和速度。我們轉換徑向速度的精確度可達每秒0.05公釐，距離誤差可在三公尺以下。累積數天至數星期的測量數據，估計探測船精確位置的誤差可在一公里以內。 

　　估計過程也可用於改良作用力模型。目前位置與速度的估計結果，以及修正後的作用力模型，可協助我們預測探測船的未來位置。接著將這些預測結果和任務目標比對，判斷要不要做修正。預測出方向誤差後，最後一步就是決定何時使用探測船的推進系統做必要修正。一般任務都會排定一連串的航道調整，盡量減少燃料用量並提高正確程度。卡西尼太空船在與土星衛星交會之間修正了三次，最後誤差在幾公里之內，精確地掠過土星。

【本文轉載自《科學人雜誌》2006年9月號】