stringtranslate.com

Спутниковая лазерная локация

Лазерная система локации геодезической обсерватории Ветцель, Бавария

В спутниковой лазерной локации ( SLR ) глобальная сеть станций наблюдения измеряет время прохождения туда и обратно сверхкоротких импульсов света до спутников, оборудованных ретрорефлекторами . Это обеспечивает мгновенные измерения дальности с точностью до миллиметра, которые могут накапливаться для обеспечения точного измерения орбит и множества важных научных данных. Лазерный импульс также может отражаться поверхностью спутника без ретрорефлектора , что используется для отслеживания космического мусора. [1]

Спутниковая лазерная локация — проверенный геодезический метод с большим потенциалом для важных вкладов в научные исследования системы Земля/атмосфера/океан. Это самый точный метод, доступный в настоящее время для определения геоцентрического положения спутника Земли, позволяющий выполнять точную калибровку радиолокационных высотомеров и отделять долгосрочный дрейф приборов от вековых изменений в топографии океана.

Его способность измерять изменения гравитационного поля Земли с течением времени и отслеживать движение сети станций относительно геоцентра, а также способность отслеживать вертикальное движение в абсолютной системе, делает его уникальным для моделирования и оценки долгосрочных изменений климата посредством: [2]

SLR предоставляет уникальную возможность проверки предсказаний общей теории относительности , таких как эффект увлечения рамки .

Станции SLR являются важной частью международной сети космических геодезических обсерваторий, в которую входят системы VLBI , GPS , DORIS и PRARE. В нескольких критических миссиях SLR обеспечивал отказоустойчивое резервирование, когда другие радиометрические системы слежения выходили из строя.

История

Лазерное наведение на спутник в обсерватории Люстбюэль недалеко от Граца, Австрия

Лазерная локация околоземного спутника была впервые осуществлена ​​NASA в 1964 году с запуском спутника Beacon-B. С тех пор точность локации, обусловленная научными требованиями, возросла в тысячу раз с нескольких метров до нескольких миллиметров, и было запущено больше спутников, оснащенных ретрорефлекторами.

Несколько наборов ретрорефлекторов были установлены на Луне в рамках американской космической программы «Аполлон» и советской программы «Луноход» . Эти ретрорефлекторы также регулярно измеряются ( лазерная локация Луны ), обеспечивая высокоточное измерение динамики системы Земля/Луна.

В последующие десятилетия глобальная сеть спутниковой лазерной локации превратилась в мощный источник данных для изучения твердой Земли и ее океанических и атмосферных систем. Кроме того, SLR обеспечивает точное определение орбиты для миссий космических радиолокационных высотомеров, картирующих поверхность океана (которые используются для моделирования глобальной циркуляции океана), для картирования объемных изменений в континентальных ледяных массах и для топографии суши. Она обеспечивает средства для субнаносекундной глобальной передачи времени и основу для специальных испытаний общей теории относительности.

Международная служба лазерной локации была создана в 1998 году [9] мировым сообществом SLR для расширения геофизических и геодезических исследований, заменив предыдущую Подкомиссию по спутниковой и лазерной локации CSTG.

Приложения

Данные SLR предоставили стандартную, высокоточную, длинноволновую модель гравитационного поля, которая поддерживает все точные определения орбиты и обеспечивает основу для изучения временных гравитационных изменений из-за перераспределения массы. Высота геоида была определена менее чем десять сантиметров на длинных волнах менее 1500 км.

SLR обеспечивает определение движения тектонической дрейфовой станции с точностью до мм/год в глобальном масштабе в геоцентрической системе отсчета. В сочетании с гравитационными моделями и десятилетними изменениями вращения Земли эти результаты способствуют моделированию конвекции в мантии Земли, предоставляя ограничения на связанные внутренние процессы Земли. Скорость опорной станции на Гавайях составляет 70 мм/год и близко соответствует скорости фоновой геофизической модели.

Список спутников

Список пассивных спутников

На орбиту было выведено несколько специализированных спутников лазерной локации: [10]

Список общих спутников

Несколько спутников были оснащены лазерными ретрорефлекторами, разделяющими платформу с другими приборами:

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Кухарски, Д.; Киршнер, Г.; Беннетт, Дж. К.; Лахут, М.; Сошница, К.; Кошкин, Н.; Шакун, Л.; Койдл, Ф.; Штайндорфер, М.; Ван, П.; Фань, К.; Хан, Х.; Грюнвальдт, Л.; Уилкинсон, М.; Родригес, Дж.; Бьянко, Г.; Веспе, Ф.; Каталан, М.; Салминс, К.; дель Пино, Дж. Р.; Лим, Х.-К.; Парк, Э.; Мур, К.; Лейба, П.; Суходольски, Т. (октябрь 2017 г.). "Сила давления фотонов на космический мусор TOPEX/Poseidon, измеренная с помощью спутниковой лазерной локации: раскрутка Topex". Наука о Земле и космосе . 4 (10): 661–668. дои : 10.1002/2017EA000329 .
  2. ^ Pearlman, M.; Arnold, D.; Davis, M.; Barlier, F.; Biancale, R.; Vasiliev, V.; Ciufolini, I.; Paolozzi, A.; Pavlis, EC; Sośnica, K.; Bloßfeld, M. (ноябрь 2019 г.). «Лазерные геодезические спутники: высокоточный научный инструмент». Journal of Geodesy . 93 (11): 2181–2194. Bibcode :2019JGeod..93.2181P. doi :10.1007/s00190-019-01228-y. S2CID  127408940.
  3. ^ Зайдель, Р.; Сосьница, К.; Дрожджевский, М.; Бери, Г.; Стругарек, Д. (ноябрь 2019 г.). «Влияние ограничения сети на реализацию наземной системы отсчета на основе наблюдений SLR в LAGEOS». Журнал геодезии . 93 (11): 2293–2313. Bibcode : 2019JGeod..93.2293Z. doi : 10.1007/s00190-019-01307-0 .
  4. ^ ab Sośnica, Krzysztof; Jäggi, Adrian; Meyer, Ulrich; Thaller, Daniela; Beutler, Gerhard; Arnold, Daniel; Dach, Rolf (октябрь 2015 г.). "Изменяющееся во времени гравитационное поле Земли со спутников SLR". Journal of Geodesy . 89 (10): 945–960. Bibcode : 2015JGeod..89..945S. doi : 10.1007/s00190-015-0825-1 .
  5. ^ Sośnica, K.; Bury, G.; Zajdel, R.; Strugarek, D.; Drożdżewski, M.; Kazmierski, K. (декабрь 2019 г.). «Оценка глобальных геодезических параметров с использованием наблюдений SLR для Galileo, GLONASS, BeiDou, GPS и QZSS». Earth, Planets and Space . 71 (1): 20. Bibcode : 2019EP&S...71...20S. doi : 10.1186/s40623-019-1000-3 .
  6. ^ Бери, Гжегож; Сосьница, Кшиштоф; Зайдел, Радослав (декабрь 2019 г.). «Определение орбиты мульти-ГНСС с использованием спутниковой лазерной локации». Журнал геодезии . 93 (12): 2447–2463. Бибкод : 2019JGeod..93.2447B. дои : 10.1007/s00190-018-1143-1 .
  7. ^ Стругарек, Дариуш; Сошница, Кшиштоф; Ягги, Адриан (январь 2019 г.). «Характеристики орбит GOCE на основе спутниковой лазерной локации». Advances in Space Research . 63 (1): 417–431. Bibcode :2019AdSpR..63..417S. doi :10.1016/j.asr.2018.08.033. S2CID  125791718.
  8. ^ Bury, Grzegorz; Sosnica, Krzysztof; Zajdel, Radoslaw (июнь 2019 г.). «Влияние атмосферной не приливной нагрузки давления на глобальные геодезические параметры на основе спутниковой лазерной локации GNSS». Труды IEEE по геонауке и дистанционному зондированию . 57 (6): 3574–3590. Bibcode : 2019ITGRS..57.3574B. doi : 10.1109/TGRS.2018.2885845. S2CID  127713034.
  9. ^ Перлман, Майкл Р.; Нолл, Кэри Э.; Павлис, Эррикос К.; Лемуан, Фрэнк Г.; Комбринк, Людвиг; Дегнан, Джон Дж.; Киршнер, Георг; Шрайбер, Ульрих (ноябрь 2019 г.). «ILRS: приближается к 20 годам и планирует будущее». Журнал геодезии . 93 (11): 2161–2180. Bibcode : 2019JGeod..93.2161P. doi : 10.1007/s00190-019-01241-1. S2CID  127335882.
  10. ^ "Международная служба лазерной локации". Ilrs.gsfc.nasa.gov . Получено 20 августа 2022 г.
  11. ^ Кухарски, Даниэль; Кирхнер, Георг; Оцубо, Тошимичи; Кунимори, Хироо; Джа, Мориба К.; Койдл, Франц; Беннетт, Джеймс К.; Лим, Хён-Чул; Ван, Пэйюань; Штайндорфер, Майкл; Сошница, Кшиштоф (август 2019 г.). «Гипервременное фотометрическое измерение зеркальной отражательной способности космических зеркал для модели связи лазерной передачи времени». Достижения в области космических исследований . 64 (4): 957–963. Bibcode : 2019AdSpR..64..957K. doi : 10.1016/j.asr.2019.05.030. S2CID  191188229.
  12. ^ "Calsphere 1, 2, 3, 4". Space.skyrocket.de . Получено 2016-02-13 .
  13. ^ Линдборг, Кристина. "Эталон". Россия и навигационные системы . Федерация американских ученых . Получено 10 ноября 2012 г.
  14. ^ Сошница, Кшиштоф (1 августа 2015 г.). «Чувствительность LAGEOS к океанским приливам». Acta Geophysica . 63 (4): 1181–1203. Bibcode : 2015AcGeo..63.1181S. doi : 10.1515/acgeo-2015-0032 .
  15. ^ Кшиштоф, Сошница (1 марта 2015 г.). «Влияние атмосферного сопротивления на орбиты Starlette, Stella, Ajisai и Lares». Искусственные спутники . 50 (1): 1–18. Bibcode : 2015ArtSa..50....1S. doi : 10.1515/arsa-2015-0001 .
  16. ^ "Ларец".
  17. ^ "Международная служба лазерной локации". Ilrs.gsfc.nasa.gov . Получено 20 августа 2022 г.
  18. ^ "NASA - NSSDCA - Космический корабль - Подробности". Nssdc.gsfc.nasa.gov . 1999-06-05 . Получено 2016-02-13 .
  19. ^ Сошница, Кшиштоф; Ягги, Адриан; Таллер, Даниэла; Бойтлер, Герхард; Дах, Рольф (август 2014 г.). «Вклад Starlette, Stella и AJISAI в глобальную систему отсчета, полученную с помощью SLR» (PDF) . Journal of Geodesy . 88 (8): 789–804. Bibcode :2014JGeod..88..789S. doi :10.1007/s00190-014-0722-z. S2CID  121163799.
  20. ^ abcd Pearlman, M.; Arnold, D.; Davis, M.; Barlier, F.; Biancale, R.; Vasiliev, V.; Ciufolini, I.; Paolozzi, A.; Pavlis, EC; Sośnica, K.; Bloßfeld, M. (ноябрь 2019 г.). «Лазерные геодезические спутники: высокоточный научный инструмент». Journal of Geodesy . 93 (11): 2181–2194. Bibcode :2019JGeod..93.2181P. doi :10.1007/s00190-019-01228-y. S2CID  127408940.
  21. ^ Стругарек, Дариуш; Сосница, Кшиштоф; Йегги, Адриан (январь 2019 г.). «Характеристики орбит GOCE на основе спутниковой лазерной локации». Достижения в области космических исследований . 63 (1). Elsevier: 417–431. Bibcode : 2019AdSpR..63..417S. doi : 10.1016/j.asr.2018.08.033. S2CID  125791718.
  22. ^ Казмерски, Камил; Зайдель, Радослав; Сошница, Кшиштоф (октябрь 2020 г.). «Эволюция качества орбиты и часов для многоканальных ГНСС-решений в реальном времени». GPS Solutions . 24 (4): 111. doi : 10.1007/s10291-020-01026-6 .
  23. ^ Сосьница, Кшиштоф; Таллер, Даниэла; Дах, Рольф; Штайгенбергер, Питер; Бойтлер, Герхард; Арнольд, Дэниел; Ягги, Адриан (июль 2015 г.). «Спутниковая лазерная дальнометрия GPS и ГЛОНАСС». Журнал геодезии . 89 (7): 725–743. Бибкод : 2015JGeod..89..725S. дои : 10.1007/s00190-015-0810-8 .
  24. ^ Сосьница, Кшиштоф; Прейндж, Ларс; Казьмерский, Камиль; Бури, Гжегож; Дрожджевский, Матеуш; Зайдел, Радослав; Хадас, Томаш (февраль 2018 г.). «Проверка орбит Galileo с использованием SLR с упором на спутники, запущенные в неправильные орбитальные плоскости». Журнал геодезии . 92 (2): 131–148. Бибкод : 2018JGeod..92..131S. дои : 10.1007/s00190-017-1050-x .
  25. ^ Сошница, Кшиштоф; Зайдель, Радослав; Бурый, Гжегож; Босый, Ярослав; Мур, Майкл; Масуми, Салим (апрель 2020 г.). «Оценка качества экспериментальных комбинированных орбит IGS multi-GNSS». GPS Solutions . 24 (2): 54. doi : 10.1007/s10291-020-0965-5 .
  26. ^ "IRNSS: Reflector Information". ilrs.cddis.eosdis.nasa.gov . Архивировано из оригинала 2019-03-25 . Получено 2019-03-25 .
  27. ^ Sośnica, K.; Bury, G.; Zajdel, R. (16 марта 2018 г.). «Вклад созвездия Multi-GNSS в наземную систему отсчета, полученную с помощью SLR». Geophysical Research Letters . 45 (5): 2339–2348. Bibcode : 2018GeoRL..45.2339S. doi : 10.1002/2017GL076850. S2CID  134160047.
  28. ^ Стругарек, Дариуш; Сосьница, Кшиштоф; Арнольд, Дэниел; Ягги, Адриан; Зайдел, Радослав; Бури, Гжегож; Дрожджевский, Матеуш (30 сентября 2019 г.). «Определение глобальных геодезических параметров с использованием спутниковых измерений лазерной локации на спутниках Sentinel-3». Дистанционное зондирование . 11 (19): 2282. Бибкод : 2019RemS...11.2282S. дои : 10.3390/rs11192282 .
  29. ^ Costes, Vincent; Gasc, Karine; Sengenes, Pierre; Salcedo, Corinne; Imperiali, Stéphan; du Jeu, Christian (2017-11-01). «Разработка лазерной ретрорефлекторной решетки (LRA) для SARAL». В Kadowaki, Naoto (ред.). Международная конференция по космической оптике — ICSO 2010. Том 10565. С. 105652K. Bibcode : 2017SPIE10565E..2KC. doi : 10.1117/12.2309261 . ISBN 9781510616196.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки