|
Лазерное отслеживание космического мусора
|
|
|
|
Что общего между гравитационным полем Земли и траекториями спутников и космического мусора? Гравитационное поле Земли влияет на орбиты наших спутников в космосе, а изменения орбит, в свою очередь, позволяют сделать выводы об изменениях гравитационного поля и, следовательно, существующих водных массах.
|
|
|
|
В рамках проекта COVER Институт геодезии Университета Граца объединил измерения гравитационного поля с помощью спутников с использованием метода спутниковой лазерной локации (SLR), тем самым значительно улучшив как расчеты гравитационного поля, так и наблюдение объектов в космосе и прогнозирование их орбит.
|
|
|
|
Результаты были включены в программное обеспечение gravity recovery object oriented programming system (GROOPS), которое Институт геодезии бесплатно предоставляет через GitHub.
|
|
Точное разрешение длинноволнового гравитационного поля Земли
|
|
|
|
"Спутниковые миссии Grace, Grace Follow-on и ранее GOCE предоставили действительно ценные данные для расчета гравитационного поля Земли. Однако длинноволновое гравитационное поле, которое охватывает массы размером с континент, не может быть очень хорошо изучено с помощью этих миссий", - говорит Сандро Краусс из Института геодезии при Университете Граца.
|
|
|
|
|
|
|
С другой стороны, измерения с помощью зеркальной камеры позволяют очень точно определить эту длинноволновую часть изображения. Для этого сеть зеркальных станций направляет лазер на спутник со светоотражателями, которые отражают излучаемый лазерный свет. Измеряя время в пути, можно определить положение спутников с точностью до сантиметров, а также с помощью многочисленных измерений можно также обнаружить изменения орбиты, возникающие в результате изменения массы на поверхности Земли.
|
|
|
|
"Если вы объедините зеркальную камеру с другими методами спутниковых измерений, гравитационное поле можно будет рассчитать гораздо точнее, поскольку вы сможете точно определить все длины волн гравитационного поля. Это позволяет нам более детально определить водные массы, присутствующие на Земле.
|
|
|
|
- В то же время мы можем использовать данные, полученные в результате измерений, для более точного прогнозирования положения спутников и космического мусора, определения их местоположения, составления карт с помощью зеркальной съемки и очень точного прогнозирования их будущих орбит, что способствует повышению безопасности на орбите".
|
|
|
|
В настоящее время вокруг Земли вращается около 40 000 фрагментов космического мусора размером более 10 сантиметров; насчитывается около 1 миллиона фрагментов размером 1 сантиметр или больше. Они движутся со скоростью около 30 000 км/ч и не все летят в одном направлении.
|
|
|
|
Таким образом, столкновение будет иметь довольно серьезные последствия и приведет к разрушению спутников и поставит под угрозу жизни людей на космических станциях или других пилотируемых космических кораблях. Это делает еще более важным определение орбит всех объектов и максимально точное предсказание их будущих траекторий.
|
|
Сантиметры вместо километров
|
|
|
|
В настоящее время для мониторинга всех объектов космического мусора используются радиолокационные измерения, но их точность ограничена. Существующие прогнозы орбиты также пострадали из-за того, что они были точными только с точностью до нескольких километров. Впоследствии это усложнило их обнаружение. Вместе со спутниковой станцией лазерной дальномерки Института космических исследований Австрийской академии наук в Люстбюэльской обсерватории здесь был достигнут значительный прогресс.
|
|
|
|
Институт геодезии использовал свои собственные силовые модели, которые могут быть использованы для определения местоположения спутника или обломков с точностью до 100 метров. Это упростило их точное отслеживание и регистрацию с помощью геодезического лазера. Дальнейшие измерения во время последующих полетов позволили получить еще более точную картину поведения орбиты, что позволило исследователям улучшить прогнозы.
|
|
|
|
"Для прогнозирования орбиты мы должны смоделировать все силы, действующие на спутники", - говорит Торстен Майер-Гюрр из Института геодезии ТУ Граца. "Это также включает в себя силу притяжения Земли, на которую влияет наличие таких масс, как вода.
|
|
|
|
"Сочетание нашего моделирования орбиты с зеркальными измерениями теперь позволяет проводить гораздо более точные расчеты в нашем программном обеспечении GROOPS, которое находится в свободном доступе для всех. Насколько нам известно, мы единственные, кто предлагает такой комплексный пакет для определения гравитационного поля, орбиты и обработки зеркальных изображений бесплатно.
|
|
|
|
"Этот открытый доступ к исходному коду имеет для нас то преимущество, что мы очень быстро получаем обратную связь, если что-то нужно улучшить".
|
|
|
|
Источник
|
