Спутниковая лазерная локация
Эта статья включает список общих ссылок , но в ней отсутствуют достаточные соответствующие встроенные цитаты . ( Ноябрь 2020 г. ) |
В спутниковой лазерной локации ( SLR ) глобальная сеть наблюдательных станций измеряет время прохождения туда и обратно ультракоротких импульсов света до спутников, оснащенных ретрорефлекторами . Это обеспечивает мгновенные измерения дальности с точностью до миллиметра, которые можно накапливать для точного измерения орбит и получения множества важных научных данных. Лазерный импульс также может отражаться от поверхности спутника без ретрорефлектора , который используется для отслеживания космического мусора. [1]
Спутниковая лазерная локация — это проверенный геодезический метод, обладающий значительным потенциалом для внесения важного вклада в научные исследования системы Земля/атмосфера/океан. В настоящее время это наиболее точный метод определения геоцентрического положения спутника Земли, позволяющий точно калибровать радиолокационные высотомеры и отделять долгосрочный дрейф приборов от вековых изменений топографии океана.
Земли Его способность измерять изменения во времени гравитационного поля и отслеживать движение сети станций относительно геоцентра, а также возможность отслеживать вертикальное движение в абсолютной системе, делает его уникальным для моделирования и оценки долгосрочного климата. изменить на: [2]
- предоставление эталонной системы для послеледникового отскока , тектоники плит , уровня моря и изменения объема льда. [3]
- определение временного перераспределения массы твердой системы Земля, океан и атмосфера [4]
- определение параметров ориентации Земли , таких как координаты полюса Земли и изменения продолжительности дня [5]
- определение точных спутниковых орбит для искусственных спутников с активными устройствами на борту и без них [6] [7]
- мониторинг реакции атмосферы на сезонные изменения солнечного нагрева. [8]
SLR предоставляет уникальную возможность проверки предсказаний общей теории относительности , таких как эффект перетаскивания кадров .
Станции SLR составляют важную часть международной сети космических геодезических обсерваторий, в которую входят VLBI , GPS , DORIS системы и PRARE. В нескольких критически важных миссиях SLR обеспечила отказоустойчивое резервирование, когда другие системы радиометрического слежения вышли из строя.
История
[ редактировать ]Лазерная локация до околоземного спутника впервые была осуществлена НАСА в 1964 году с запуском спутника Beacon-B. С тех пор точность измерения дальности, подстегиваемая научными требованиями, возросла в тысячу раз — с нескольких метров до нескольких миллиметров, и было запущено больше спутников, оснащенных ретрорефлекторами.
Несколько комплектов световозвращателей были установлены на Луне в рамках американской космической программы «Аполлон» и советской космической программы «Луноход» . Эти ретрорефлекторы также регулярно проверяются на дальность ( лунная лазерная локация ), обеспечивая высокоточное измерение динамики системы Земля/Луна.
В последующие десятилетия глобальная сеть спутниковой лазерной локации превратилась в мощный источник данных для изучения твердой Земли, ее океанических и атмосферных систем. Кроме того, SLR обеспечивает точное определение орбиты для космических радиолокационных высотомеров, картографирующих поверхность океана (которые используются для моделирования глобальной циркуляции океана), длякартирование объемных изменений континентальных ледяных масс и топографии суши. Он обеспечивает средства субнаносекундной глобальной передачи времени и основу для специальных испытаний общей теории относительности.
Международная служба лазерной локации была создана в 1998 году. [9] глобальным сообществом SLR для активизации геофизических и геодезических исследований, заменив предыдущую Подкомиссию CSTG по спутникам и лазерной локации.
Приложения
[ редактировать ]Данные SLR предоставили стандартную, высокоточную, длинноволновую эталонную модель гравитационного поля, которая поддерживает точное определение орбиты и обеспечивает основу для изучения временных гравитационных изменений из-за перераспределения массы. Высота геоида была определена менее десяти сантиметров на длинных волнах менее 1500 км.
SLR обеспечивает точные определения движения станции тектонического дрейфа в миллиметрах в 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, обеспечивая ограничения на соответствующие внутренние процессы Земли. Скорость реперной станции на Гавайях составляет 70 мм/год и близко соответствует скорости фоновой геофизической модели.
Список спутников
[ редактировать ]Список пассивных спутников
[ редактировать ]На орбиту было выведено несколько специализированных спутников с лазерной локацией: [10]
- Аджисай (Экспериментальная геодезическая полезная нагрузка) [11]
- ВСПЫШКА [4]
- Спутники Кальсферы [12]
- Стандартный [13]
- Kosmos 1989
- Kosmos 2024
- ЛАГЕОС [14]
- ЛАГЕОС 1
- ЛАГЕОС 2, см. STS-52.
- ДОМ [15]
- ДОМ 1
- ДОМ 2
- Ларец [16] [17]
- STARSHINE
- Старлетт и Стелла [19]
Список общих спутников
[ редактировать ]Несколько спутников имели лазерные ретрорефлекторы, делящие шину с другими приборами:
- Исследователи маяков ( Beacon Explorer-B и Beacon Explorer-C ) [20]
- ГЕОС ( ГЕОС-1 , ГЕОС-2 , ГЕОС-3 ) [20]
- Тиара (спутники) [20]
- ДЛЯ ВЕЧЕРИНКИ [20]
- ЧЕМПИОН
- МИЛОСТЬ
- РАДОСТЬ [21]
- Навигационные спутники
- Спутники-высотомеры
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кучарский, Д.; Киршнер, Г.; Беннетт, Джей Си; Лачут, М.; Сосьница, К.; Кошкин Н.; Шакун, Л.; Койдл, Ф.; Штайндорфер, М.; Ван, П.; Фан, К.; Хан, X.; Грюнвальдт, Л.; Уилкинсон, М.; Родригес, Дж.; Бьянко, Г.; Веспе, Ф.; Каталан, М.; Салминс, К.; дель Пино, младший; 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 .
- ^ Перлман, М.; Арнольд, Д.; Дэвис, М.; Барлье, Ф.; Бьянкаль, Р.; Васильев В.; Чуфолини, И.; Паолоцци, А.; Павлис, ЕС; Сосьница, К.; Блоссфельд, М. (ноябрь 2019 г.). «Лазерные геодезические спутники: высокоточный научный инструмент» . Журнал геодезии . 93 (11): 2181–2194. Бибкод : 2019JGeod..93.2181P . дои : 10.1007/s00190-019-01228-y . S2CID 127408940 .
- ^ Зайдел, Р.; Сосьница, К.; Дрожджевский, М.; Бери, Г.; Стругарек, Д. (ноябрь 2019 г.). «Влияние ограничений сети на реализацию наземной системы отсчета на основе наблюдений SLR на LAGEOS» . Журнал геодезии . 93 (11): 2293–2313. Бибкод : 2019JGeod..93.2293Z . дои : 10.1007/s00190-019-01307-0 .
- ^ Перейти обратно: а б Сосьница, Кшиштоф; Ягги, Адриан; Мейер, Ульрих; Таллер, Даниэла; Бойтлер, Герхард; Арнольд, Дэниел; Дач, Рольф (октябрь 2015 г.). «Изменяемое во времени гравитационное поле Земли от спутников SLR» . Журнал геодезии . 89 (10): 945–960. Бибкод : 2015JGeod..89..945S . дои : 10.1007/s00190-015-0825-1 .
- ^ Сосьница, К.; Бери, Г.; Зайдел, Р.; Стругарек, Д.; Дрожджевский, М.; Казмирский, К. (декабрь 2019 г.). «Оценка глобальных геодезических параметров с использованием зеркальных наблюдений Galileo, ГЛОНАСС, BeiDou, GPS и QZSS» . Земля, планеты и космос . 71 (1): 20. Бибкод : 2019EP&S...71...20S . дои : 10.1186/s40623-019-1000-3 .
- ^ Бери, Грегори; Сосьница, Кшиштоф; Зайдел, Радослав (декабрь 2019 г.). «МультиГНСС-орбита с использованием лазерной локации спутникового определения» . Журнал геодезии . 93 (12): 2447–2463. Бибкод : 2019JGeod..93.2447B . дои : 10.1007/s00190-018-1143-1 .
- ^ Стругарек, Дариуш; Сосьница, Кшиштоф; Ягги, Адриан (январь 2019 г.). «Характеристики орбит GOCE на основе спутниковой лазерной локации». Достижения в космических исследованиях . 63 (1): 417–431. Бибкод : 2019AdSpR..63..417S . дои : 10.1016/j.asr.2018.08.033 . S2CID 125791718 .
- ^ Бури, Гжегож; Сосница, Кшиштоф; Зайдел, Радослав (июнь 2019 г.). «Влияние атмосферного неприливного давления на глобальные геодезические параметры на основе спутниковой лазерной локации до GNSS». Транзакции IEEE по геонаукам и дистанционному зондированию . 57 (6): 3574–3590. Бибкод : 2019ITGRS..57.3574B . дои : 10.1109/TGRS.2018.2885845 . S2CID 127713034 .
- ^ 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: приближаемся к 20 годам и планируем на будущее». Журнал геодезии . 93 (11): 2161–2180. Бибкод : 2019JGeod..93.2161P . дои : 10.1007/s00190-019-01241-1 . S2CID 127335882 .
- ^ «Международная служба лазерной локации» . Ilrs.gsfc.nasa.gov . Проверено 20 августа 2022 г.
- ^ Кучарский, Дэниел; Киршнер, Георг; Оцубо, Тошимичи; Кунимори, Хироо; Джа, Мориба К.; Койдл, Франц; Беннетт, Джеймс С.; Лим, Хён Чхоль; Ван, Пэйюань; Штайндорфер, Майкл; Сосьница, Кшиштоф (август 2019 г.). «Гипертемпоральное фотометрическое измерение зеркальной отражательной способности космических зеркал для модели лазерной линии передачи времени». Достижения в космических исследованиях . 64 (4): 957–963. Бибкод : 2019AdSpR..64..957K . дои : 10.1016/j.asr.2019.05.030 . S2CID 191188229 .
- ^ «Калсфера 1, 2, 3, 4» . Space.skyrocket.de . Проверено 13 февраля 2016 г.
- ^ Линдборг, Кристина. «Эталон» . Россия и навигационные системы . Федерация американских ученых . Проверено 10 ноября 2012 г.
- ^ Сосьница, Кшиштоф (1 августа 2015 г.). «Чувствительность LAGEOS к океанским приливам» . Акта Геофизика . 63 (4): 1181–1203. Бибкод : 2015AcGeo..63.1181S . дои : 10.1515/acgeo-2015-0032 .
- ^ Кшиштоф, Сосьница (1 марта 2015 г.). «Воздействие атмосферного сопротивления на орбиты Старлетт, Стеллы, Аджисай и Лареса» . Искусственные спутники . 50 (1): 1–18. Бибкод : 2015АртСа..50....1С . дои : 10.1515/arsa-2015-0001 .
- ^ «Ларец» .
- ^ «Международная служба лазерной локации» . Ilrs.gsfc.nasa.gov . Проверено 20 августа 2022 г.
- ^ «НАСА — NSSDCA — Космический корабль — Подробности» . Nssdc.gsfc.nasa.gov . 05.06.1999 . Проверено 13 февраля 2016 г.
- ^ Сосьница, Кшиштоф; Ягги, Адриан; Таллер, Даниэла; Бойтлер, Герхард; Дах, Рольф (август 2014 г.). «Вклад Старлетт, Стеллы и AJISAI в глобальную систему отсчета, полученную из SLR» (PDF) . Журнал геодезии . 88 (8): 789–804. Бибкод : 2014JGeod..88..789S . дои : 10.1007/s00190-014-0722-z . S2CID 121163799 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Перлман, М.; Арнольд, Д.; Дэвис, М.; Барлье, Ф.; Бьянкаль, Р.; Васильев В.; Чуфолини, И.; Паолоцци, А.; Павлис, ЕС; Сосьница, К.; Блоссфельд, М. (ноябрь 2019 г.). «Лазерные геодезические спутники: высокоточный научный инструмент». Журнал геодезии . 93 (11): 2181–2194. Бибкод : 2019JGeod..93.2181P . дои : 10.1007/s00190-019-01228-y . S2CID 127408940 .
- ^ Стругарек, Дариуш; Сосница, Кшиштоф; Джегги, Адриан (январь 2019 г.). «Характеристики орбит GOCE на основе спутниковой лазерной локации». Достижения в космических исследованиях . 63 (1). Эльзевир: 417–431. Бибкод : 2019AdSpR..63..417S . дои : 10.1016/j.asr.2018.08.033 . S2CID 125791718 .
- ^ Казмирский, Камиль; Зайдель, Радослав; Сосьница, Кшиштоф (октябрь 2020 г.). «Эволюция орбиты и качества синхронизации для мульти-ГНСС-решений реального времени» . GPS-решения . 24 (4): 111. дои : 10.1007/s10291-020-01026-6 .
- ^ Сосьница, Кшиштоф; Таллер, Даниэла; Крыша, 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 .
- ^ Сосьница, Кшиштоф; Прейндж, Ларс; Казьмерский, Камиль; Бери, Грегори; Дрозжевский, Матеуш; Зайдел, Радослав; Хадас, Томас (февраль 2018 г.). «Проверка орбит Галилео 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 .
- ^ Сосьница, Кшиштоф; Зайдел, Радослав; Бури, Гжегож; Боси, Ярослав; Мур, Майкл; Масуми, Салим (апрель 2020 г.). «Оценка качества экспериментальных мульти-GNSS комбинированных орбит IGS» . GPS-решения . 24 (2): 54. дои : 10.1007/s10291-020-0965-5 .
- ^ «IRNSS: Информация об отражателе» . ilrs.cddis.eosdis.nasa.gov . Архивировано из оригинала 25 марта 2019 г. Проверено 25 марта 2019 г.
- ^ Сосьница, К.; Бери, Г.; Зайдел Р. (16 марта 2018 г.). «Вклад группировки мультиGNSS в наземную систему отсчета, полученную с помощью SLR». Письма о геофизических исследованиях . 45 (5): 2339–2348. Бибкод : 2018GeoRL..45.2339S . дои : 10.1002/2017GL076850 . S2CID 134160047 .
- ^ Стругарек, Дариуш; Сосьница, Кшиштоф; Арнольд, Дэниел; Ягги, Адриан; Зайдел, Радослав; Бери, Грегори; 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 .
- ^ Костес, Винсент; Гаск, Карин; Сенженес, Пьер; Сальседо, Коринн; Империали, Стефан; дю Же, Кристиан (01 ноября 2017 г.). «Разработка лазерной ретрорефлекторной решетки (LRA) для SARAL». В Кадоваки, Наото (ред.). Международная конференция по космической оптике — ICSO 2010 . Том. 10565. С. 105652К. Бибкод : 2017SPIE10565E..2KC . дои : 10.1117/12.2309261 . ISBN 9781510616196 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Павлис, Эррикос К.; Лучери, Винченца; Оцубо, Тошимичи; Шрайбер, Ульрих (редакторы) Журнал спутниковой лазерной локации геодезии , том 93, выпуск 11, ноябрь 2019 г.
- «Спутниковая лазерная локация и наука о Земле» (PDF) . НАСА Международная служба лазерной локации . Проверено 23 июня 2009 г. ( общественное достояние )
- Зеебер, Гюнтер (2003) Спутниковая геодезия Вальтер де Грюйтер ISBN 9783110175493 стр. 404
- Крамер, Герберт Дж. (2002) Наблюдение за Землей и ее окружающей средой: обзор миссий и датчиков Springer ISBN 9783540423881 стр. 131–132.
- Теркотт, Дональд Л. (редактор) (1993) Вклад космической геодезии в геодинамику Вашингтон, округ Колумбия: Серия геодинамики Американского геофизического союза, ISSN 0277-6669
- Национальный исследовательский совет США (1985) Геодезия: взгляд в будущее NAP, стр. 80-84.