Xác định quỹ đạo là gì?

Trong thiên văn học, xác định quỹ đạo có nghĩa là dự đoán cách các đối tượng trong không gian quỹ đạo lẫn nhau.Có một số phương pháp để đưa ra những dự đoán này.Phương pháp xác định quỹ đạo ban đầu là phương pháp dễ nhất và yêu cầu hai phép đo để tìm hướng và tốc độ của một cơ thể quay quanh.Phương pháp bình phương nhỏ nhất chính xác hơn nhưng yêu cầu nhiều ước tính về cùng một quỹ đạo để tạo ra dự đoán về hướng, tốc độ và lỗi quỹ đạo.Phương pháp xử lý tuần tự là chính xác nhất và yêu cầu nhiều ước tính về lỗi quỹ đạo từ các mô hình trước đó.Phương pháp này tạo ra các mô hình quỹ đạo mới có tính đến một số yếu tố gây ra lỗi quỹ đạo, như va chạm nhỏ với bụi không gian. Ứng dụng xác định quỹ đạo từ các vệ tinh định vị toàn cầu (GPS) đến quỹ đạo sao nhị phân.Lỗi quỹ đạo có thể gây ra các vấn đề lớn trong hệ thống GPS và cần liên tục được theo dõi.Các đối tượng dự kiến va chạm với Trái đất dự kiến sẽ được dự đoán với các phương pháp xác định quỹ đạo trước khi tác động.Xác định quỹ đạo ban đầu đã được sử dụng trong suốt lịch sử và được phát triển độc lập bởi nhiều nhà thiên văn học.Nó được sử dụng bởi Johannes Kepler để rút ra ba định luật chuyển động hành tinh của mình.Mô hình quỹ đạo chính xác đầu tiên cho hành tinh Mars cũng được phát triển bằng cách sử dụng xác định quỹ đạo ban đầu. Vì nó được phát triển lần đầu tiên bởi Carl Friedrich Gauss vào năm 1801, phương pháp bình phương nhỏ nhất đã thay thế việc sử dụng xác định quỹ đạo ban đầu.Một khoảng thời gian quỹ đạo là một vòng hoàn chỉnh của một quỹ đạo.Phương pháp bình phương nhỏ nhất cho thấy rằng giữa các khoảng thời gian quỹ đạo hoàn chỉnh, luôn có các lỗi hình thành do các lực và tương tác chưa biết của cơ thể quỹ đạo trong chuyến đi.Xác định quỹ đạo ban đầu không tính đến dữ liệu trước đó.Đây chỉ là bước đầu tiên trong xác định quỹ đạo hiện đại vì phương pháp bình phương nhỏ nhất tính toán lỗi quỹ đạo. Phương pháp xử lý tuần tự được ưa thích nhất vì mô hình máy tính.Với phương pháp này và định lý Sherman, các nhà thiên văn học phát triển các mô hình quỹ đạo với việc sử dụng máy tính để tìm vị trí, tốc độ, hướng và lỗi quỹ đạo trong tương lai với dữ liệu rất hạn chế.Định lý Sherman, yêu cầu một bước toán khác cho phương pháp xử lý tuần tự, được gọi là tuyến tính hóa.Toán học phức tạp và dữ liệu rộng rãi cần thiết cho việc sử dụng phương pháp xử lý tuần tự thường không có sẵn, do đó, các nhà thiên văn sản xuất ước tính cho phương pháp xử lý tuần tự.Điều này làm giảm khó khăn của việc xác định quỹ đạo nhưng tăng một chút lỗi quỹ đạo.Quá trình này được gọi là tham chiếu ước tính trạng thái.Các nhà thiên văn học chỉ sử dụng tham chiếu ước tính trạng thái và tuyến tính hóa khi dữ liệu quỹ đạo mà họ đang nghiên cứu là quá nhỏ để sử dụng các phương pháp xử lý tuần tự phi tuyến tính.