Введение
В спутниковом лазерном дальномерении (SLR) глобальная сеть станций наблюдения измеряет время прохождения туда и обратно ультракоротких световых импульсов до спутников, оснащенных уголковыми отражателями. Это обеспечивает мгновенные измерения расстояния с миллиметровой точностью, которые можно накапливать для точного определения орбит и получения множества важных научных данных. Лазерный импульс также может отражаться от поверхности спутника, не имеющего уголкового отражателя, что используется для отслеживания космического мусора. Спутниковое лазерное дальномерение – это проверенная геодезическая техника с большим потенциалом для внесения важного вклада в научные исследования системы Земля/атмосфера/океан. Это наиболее точный метод, доступный в настоящее время, для определения геоцентрического положения спутника Земли, позволяющий проводить точную калибровку радиолокационных высотомеров и отделять долгосрочный инструментальный дрейф от устойчивых изменений в топографии океана. Его способность измерять изменения гравитационного поля Земли во времени и контролировать движение сети станций относительно геоцентра, а также возможность контролировать вертикальные движения в абсолютной системе координат, делает его уникальным для моделирования и оценки долгосрочных изменений климата посредством:
In satellite laser ranging (SLR) a global network of observation stations measures the round trip time of flight of ultrashort pulses of light to satellites equipped with retroreflectors. This provides instantaneous range measurements of millimeter level precision which can be accumulated to provide accurate measurement of orbits and a host of important scientific data. The laser pulse can also be reflected by the surface of a satellite without a retroreflector, which is used for tracking space debris. Satellite laser ranging is a proven geodetic technique with significant potential for important contributions to scientific studies of the earth/atmosphere/ocean system. It is the most accurate technique currently available to determine the geocentric position of an Earth satellite, allowing for the precise calibration of radar altimeters and separation of long term instrumentation drift from secular changes in ocean topography. Its ability to measure the variations over time in Earth's gravity field and to monitor motion of the station network with respect to the geocenter, together with the capability to monitor vertical motion in an absolute system, makes it unique for modeling and evaluating long term climate change by:
providing a reference system for post glacial rebound, plate tectonics, sea level and ice volume change
determining the temporal mass redistribution of the solid earth, ocean, and atmosphere system
determining Earth orientation parameters, such as Earth pole coordinates and length of day variations
determining of precise satellite orbits for artificial satellites with and without active devices onboard
monitoring the response of the atmosphere to seasonal variations in solar heating. SLR provides a unique capability for verification of the predictions of the theory of general relativity, such as the frame dragging effect. SLR stations form an important part of the international network of space geodetic observatories, which include VLBI, GPS, DORIS and PRARE systems. On several critical missions, SLR has provided failsafe redundancy when other radiometric tracking systems have failed.
предоставления системы отсчета для постледникового отскока, тектоники плит, уровня моря и изменений объема льда;
определения временного перераспределения массы твердой Земли, океана и атмосферы;
определения параметров ориентации Земли, таких как координаты полюсов Земли и вариации длины дня;
определения точных спутниковых орбит для искусственных спутников как с активными устройствами на борту, так и без них;
контроля реакции атмосферы на сезонные изменения солнечного нагрева.
SLR предоставляет уникальную возможность для проверки предсказаний общей теории относительности, таких как эффект увлечения пространства-времени. Станции SLR являются важной частью международной сети космических геодезических обсерваторий, включающей системы VLBI, GPS, DORIS и PRARE. В ходе нескольких критически важных миссий SLR обеспечивала надежное резервирование, когда другие радиотехнические системы слежения выходили из строя.
In satellite laser ranging (SLR) a global network of observation stations measures the round trip time of flight of ultrashort pulses of light to satellites equipped with retroreflectors. This provides instantaneous range measurements of millimeter level precision which can be accumulated to provide accurate measurement of orbits and a host of important scientific data. The laser pulse can also be reflected by the surface of a satellite without a retroreflector, which is used for tracking space debris. Satellite laser ranging is a proven geodetic technique with significant potential for important contributions to scientific studies of the earth/atmosphere/ocean system. It is the most accurate technique currently available to determine the geocentric position of an Earth satellite, allowing for the precise calibration of radar altimeters and separation of long term instrumentation drift from secular changes in ocean topography. Its ability to measure the variations over time in Earth's gravity field and to monitor motion of the station network with respect to the geocenter, together with the capability to monitor vertical motion in an absolute system, makes it unique for modeling and evaluating long term climate change by:
providing a reference system for post glacial rebound, plate tectonics, sea level and ice volume change
determining the temporal mass redistribution of the solid earth, ocean, and atmosphere system
determining Earth orientation parameters, such as Earth pole coordinates and length of day variations
determining of precise satellite orbits for artificial satellites with and without active devices onboard
monitoring the response of the atmosphere to seasonal variations in solar heating. SLR provides a unique capability for verification of the predictions of the theory of general relativity, such as the frame dragging effect. SLR stations form an important part of the international network of space geodetic observatories, which include VLBI, GPS, DORIS and PRARE systems. On several critical missions, SLR has provided failsafe redundancy when other radiometric tracking systems have failed.
История
Лазерная локация спутников около Земли была впервые осуществлена НАСА в 1964 году с запуском спутника Beacon B. С тех пор точность определения расстояний, обусловленная научными требованиями, улучшилась в тысячу раз – с нескольких метров до нескольких миллиметров, и было запущено больше спутников, оснащенных ретрорефлекторами. Несколько комплектов ретрорефлекторов были установлены на Луне в рамках американской космической программы "Аполлон" и советской программы "Луноход". Эти ретрорефлекторы также регулярно используются для измерения расстояний (лунная лазерная локация), обеспечивая высокоточное измерение динамики системы Земля/Луна. В последующие десятилетия глобальная сеть лазерной локации спутников превратилась в мощный источник данных для изучения твердой оболочки Земли, ее океанов и атмосферных систем. Кроме того, SLR обеспечивает точное определение орбит для космических радиолокационных высотомерных миссий, предназначенных для картографирования поверхности океана (используемых для моделирования глобальной океанической циркуляции), для картографирования изменений объема континентальных ледяных масс и для изучения рельефа земной поверхности. Она предоставляет возможность глобальной передачи времени с точностью до долей наносекунды и служит основой для специальных тестов теории общей относительности. Международная служба лазерной локации была создана в 1998 году глобальным сообществом SLR для расширения геофизических и геодезических исследований, заменив предыдущую подкомиссию CSTG по спутниковой и лазерной локации.
mapping volumetric changes in continental ice masses, and for land topography. It provides a means for subnanosecond global time transfer, and a basis for special tests of the Theory of General Relativity. The International Laser Ranging Service was formed in 1998 by the global SLR community to enhance geophysical and geodetic research activities, replacing the previous CSTG Satellite and Laser Ranging Subcommission.
Приложения
Данные спутниковой лазерной локации (SLR) обеспечили стандартную, высокоточную, длинноволновую модель гравитационного поля, которая поддерживает все высокоточные определения орбит и служит основой для изучения временных изменений гравитации, вызванных перераспределением массы. Высота геоида определена с точностью менее десяти сантиметров на длинных волнах длиной менее 1500 км. SLR обеспечивает определения скорости движения станций, отслеживающих тектонический дрейф, с точностью до миллиметров в год в глобальном масштабе в геоцентрической системе координат. В сочетании с моделями гравитации и изменениями вращения Земли за десятилетия, эти результаты способствуют моделированию конвекции в мантии Земли, предоставляя ограничения для связанных с ней процессов во внутреннем строении Земли. Скорость движения опорной станции на Гавайях составляет 70 мм/год и близка к скорости, предсказываемой фоновой геофизической моделью.