Наблюдения спутник-спутник и спутниковая градиентометрия
Слежение за ИСЗ с других спутников открывает большие перспективы в области космической геодезии и её приложений к изучению физики Земли и океанографии. Эти преимущества состоят, главным образом, в возможностях почти непрерывной регистрации геометрического расположения спутников, находящихся на низкой орбите. Продолжительное слежение особенно важно в случае, когда наблюдаемое явление содержит большие короткопериодические компоненты [11]
Использование одного из спутников для слежения за другим дает два существенных преимущества:
1 подобные измерения могут быть сделаны на глобальном пространстве с небольшой зависимостью от положения наземной принимающей станции;
2 существенно ослабляется влияние тропосферной рефракции.
В рассматриваемом методе можно применять любой набор измерений, но практическое воплощение нашла пока система, использующая доплеровский сдвиг частоты радиосигнала для измерения скорости изменения расстояния между двумя спутниками. Точность: 0.3 - 10 мм/сек, а в окончательном результате до 0.03 мм/сек.
Возможны два варианта слежения "спутник - спутник". Первый из них предусматривает два спутника на одной и той же низкой орбите, на расстоянии примерно 200 км один от другого. При таком расположении скорость изменения дальности между двумя спутниками нечувствительна к долгопериодическим особенностям гравитационного ноля, т.к. эти особенности влияют на оба спутника приблизительно одинаково, не вызывая вариаций скорости изменения дальности. Однако резко выраженные детали гравитационного поля, протяженность которых меньше расстояния между спутниками, являются причиной резко выраженных вариаций в скорости изменения дальности в то время, когда спутники проходят эти детали. Второй вариант предусматривает один низкий спутник, который может отслеживаться любым из множества очень высоких геостационарных спутников. Поскольку очень высокие спутники стационарны относительно Земли, их положения могут определяться с помощью фиксированно направленных антенн. Кроме того, т.к. высокие спутники будут постоянно видны с контрольных станций, доплеровские измерения могут быть немедленно переданы на Землю и, следовательно, отпадает необходимость в хранении данных на спутнике и их последующем счислении. Скорость изменения дальности между двумя спутниками в такой конфигурации содержит влияние как долго-, так короткой ери одических особенностей гравитационного поля Земли. В этом случае возникает необходимость математически разделить влияние короткопериодических и долгопериодических особенностей.
При наличии двух спутников на одной и той же низкой орбите резко выраженные вариации гравитационного поля проявляются столь же резко выраженными вариациями в скорости изменения дальности. Этот факт предполагает, что скорость изменения дальности может быть непосредственно использована в качестве параметра измерения геопотенциала вдоль орбиты. Поскольку почти вся кинетическая энергия каждого спутника содержится в компоненте скорости, направленной вдоль линии видимости между двумя спутниками, то это будет верно также и для разности их кинетических энергий, т.е. разность кинетических энергий будет пропорциональна скорости изменения дальности между двумя спутниками. В предположении постоянства общей энергии разность гравитационного потенциала для соответственных двух спутников пропорциональна скорости изменения дальности вдоль направления линии видимости. Если два спутника находятся точно на одной и той же орбите, разность геопотенциала для соответственных двух положений двух спутников может рассматриваться как вариация потенциала в зависимости от положения на орбите. Таким образом, вариации в потенциале, делённые на вариации в положении, будут примерно равны производной потенциала вдоль орбиты. Однократное интегрирование вдоль орбитальной траектории будет давать непосредственные значения геопотанциала вдоль орбиты (т.е. составят некоторый профиль). Получая достаточное количество таких профилей, можно вычертить контурную карту значений геопотенциала на сфере с радиусом, равным радиусу орбиты (если орбита близка к круговой).
Так как нет резона ожидать, что два спутника могут оставаться в точности на одной и той же орбите, то следует отказаться от принципа использования скорости изменения дальности между двумя спутниками на одной орбите для составления карты потенциального поля Земли на некоторой сфере.
Однако остается в силе способ использования скорости измерения дальности между двумя близкими спутниками на одинаково низких орбитах. Даже если потенциал какой-либо области не может быть измерен непосредственно, всё равно имеет смысл ожидать, что несколько прохождений двух спутников с некоторыми вариациями в их орбитах над этой областью дадут возможность получить некоторое представление о геопотенциале этой области.
Расчёты показывают, что при движении двух спутников на высоте 200 км и на расстоянии друг от друга тоже 200 км можно надежно определить аномалии силы тяжести для трапеций размером 2о х 2о, что соответствует разложению геопотенциала до n = 90.
Метод спутниковой градиентометрии – весьма эффективное средство для изучения тонкий структуры гравитационного поля Земли. Измеряемыми величинами в методе спутниковой градиентометрии является вторые производные геопотенциала. При этом исходят из того, что градиенты гепотенциала более чувствительны к аномалиям силы тяжести, чем гармонические коэффициенты геопотенциала [29].
Достоинства метода обусловлены также слабой зависимостью результатов измерений от влияния топографии, вертикальных ускорений. Методом спутниковой градиентометрии можно получить гармонические коэффициенты геопотенциала в разложении по сферическим функциям до n = 100. Необходимая точность измерения вторых производных геопотенциала должна составлять до 0.002 EV (этвёш).
1 EV = 10-9 м -2.
Чтобы проникнуть в сущность очевидных явлений,
требуется незаурядный ум
Уайтхен
Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 40; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!