Laser i mikrofale połączone na pokładach satelitów nawigacyjnych
Fot. materiały prasowe
Po raz pierwszy udało się skutecznie połączyć dwie niezależne techniki satelitarne: mikrofalową – GNSS oraz laserową – SLR. Integracja technik odbywa się na pokładzie satelitów nawigacyjnych Galileo oraz GLONASS. Dzięki temu można zrealizować ziemskie układy odniesienia w przestrzeni kosmicznej, niezależnie od pomiarów wykonywanych na Ziemi.
Techniki satelitarne połączyli naukowcy z Instytutu Geodezji i Geoinformatyki Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu (UPWr) i Politechniki w Monachium (TUM). Opracowana przez nich pionierska metodologia może zostać wykorzystana w przyszłych realizacjach międzynarodowych ziemskich układów odniesienia i służyć precyzyjnym obserwacjom Ziemi. Integracja obserwacji laserowych i mikrofalowych pozwala na dokładniejsze wyznaczenie zmienności długości doby, jak również pozwala na połączenie stacji sieci znajdujących się na różnych kontynentach przy pomocy wektorów znajdujących się w przestrzeni kosmicznej na pokładzie satelitów GNSS.
GLOBALNA GEODEZJA
Badanie i opis systemu ziemskiego polega na identyfikacji oraz umiejscowieniu w czasie i przestrzeni występujących w nim zjawisk. Globalna geodezja ma zapewnić dokładny i stabilny w czasie układ odniesienia, który stanowi referencję dla obserwacji np. ruchu płyt tektonicznych, zmiany poziomu wód w oceanach, precyzyjnej nawigacji, a także w realizacji prac geodezyjnych.
Obecnie globalny układ odniesień przestrzennych realizowany jest wyłącznie za pomocą technik kosmicznych i satelitarnych tj. Globalnych Nawigacyjnych Systemów Satelitarnych (and. Global Navigation Satellite Systems, GNSS), laserowych pomiarów odległości, interferometrii wielkobazowej oraz orbitografii dopplerowskiej i radiopozycjonowania zintegrowanego przez satelity.
Aktualnie wkład poszczególnych technik kosmicznych rozpatrywany jest osobno, natomiast ich połączenie obywa się za pomocą pomierzonych lokalnie wektorów łączących pomiędzy odbiornikami poszczególnych technik w obserwatoriach na powierzchni Ziemi. Wektory te otrzymywane są w wyniku obliczeń wykonywanych na podstawie naziemnych obserwacji geodezyjnych, które gromadzone są przy pomocy geodezyjnych instrumentów, takich jak precyzyjne niwelatory oraz tachimetry. Obliczenia lokalnych wektorów łączących nie odbywają się jednak w sposób operacyjny, lecz raz na kilka lat, a obserwacje wykonuje się pomiędzy często niejednoznacznie identyfikowalnymi centrami odbiorczymi instrumentów poszczególnych technik, gdyż nie można dokładnie zidentyfikować punktu, w którym gromadzone są mikrofale. Ponadto wektory lokalne zawierają informację pomiędzy sensorami poszczególnych technik ulokowanymi w jednym obserwatorium.
Naukowcy z UPWr i TUM wykorzystali obserwacje mikrofalowe z satelitów systemów GPS, GLONASS i Galileo oraz obserwacje laserowe do satelitów Galileo oraz GLONASS. Testy wykazały, że najlepszym wariantem jest spójne nałożenie warunków minimalnych: zerowej rotacji oraz translacji na obie sieci stacji. Zbadano również możliwość przenoszenia orientacji układu tworzącego przez sieć techniki GNSS na sieć realizowaną przez stacje SLR za pośrednictwem satelitów oraz dokładność połączenia na pokładzie satelitów GNSS. Na podstawie wektorów łączących obie techniki na pokładzie satelitów GNSS odtworzone zostały lokalne wektory pomiędzy wybranymi stacjami SLR i GNSS. Zapewniły one długookresową stabilność połączenia i zgodność z pomiarami lokalnymi.
TECHNIKI NAWIGACJI SATELITARNEJ
Nowoczesne satelity globalnych nawigacyjnych systemów satelitarnych GNSS, takich jak europejski Galileo, rosyjski GLONASS, czy chiński BeiDou są wyposażone w retroreflektory do pomiarów laserowych. Umożliwiają one naziemnym stacjom SLR śledzenie satelitów. Połączenie dwóch technik satelitarnych, GNSS i SLR, odbywa się za pomocą wektora w przestrzeni kosmicznej pomiędzy centrum fazowym anteny transmitującej sygnał GNSS oraz centroidem retroreflektora SLR.
Do tej pory obserwacje SLR do satelitów GNSS wykorzystane były głównie jako niezależne narzędzie do walidacji precyzyjnych produktów orbit satelitów GNSS. Potencjał obserwacji laserowych do satelitów GNSS nie był uwzględniany przy tworzeniu globalnych układów odniesień przestrzennych ze względu na poziom komplikacji w przetwarzaniu dwóch zupełnie różnych technik geodezji satelitarnej: obserwacji mikrofalowych i laserowych.
PAP – Nauka w Polsce
kol/ zan/
Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.
