Використання супутників в геодезії та навігації - Використання космічних апаратів в інтересах людства

Штучні супутники відкрили нову еру в науці про вимір Землі - еру космічної геодезії. Вони внесли до геодезію нову якість - глобальність; завдяки великим розмірам зони видимості поверхні Землі з супутника значно спростилося створення геодезичної основи для великих територій, тому що істотно скоротилося необхідну кількість проміжних етапів вимірювань. Так, якщо в класичній геодезії середня відстань між визначеними пунктами становить 10-30 км, то в космічній геодезії ці відстані можуть бути на два порядки більше (1-3 тис. км). Тим самим спрощується передача геодезичних даних через водні простори. Між материком та островами, рифами, архіпелагами геодезична зв'язок може бути встановлена ??при прямій їх видимості з супутника безпосередньо через нього, без будь-яких проміжних етапів, що сприяє більш високої точності побудови геодезичної мережі.

Основним методом космічної геодезії є одночасне спостереження супутника з наземних пунктів. При цьому вимірюються найрізноманітніші параметри щодо положення пунктів і супутників. Параметрами можуть служити дальність, швидкість зміни дальності (або радіальна швидкість), кутова орієнтація лінії візування пункт-супутник у будь-якій системі координат, швидкість зміни кутів і т. д. Вимірювальні засоби розташовуються на наземних пунктах. На супутнику ж розміщується апаратура, що забезпечує роботу цих вимірювальних засобів. Супутник - це допоміжний маяк для проведення вимірювань щодо положення опорних пунктів, причому цей маяк може бути як пасивним, так і активним. У першому випадку супутник, освітлений сонцем або має спеціальну лампу-спалах, фотографується з наземних пунктів на тлі зоряного неба.

Одночасність спостережень супутника з кількох пунктів забезпечується спеціальним синхронізуючим пристроєм, який за сигналами єдиного часу виробляє одночасне відкривання і закривання затворів фотокамер. Наявність на фотографії зображень зірок (у вигляді точок) і сліду супутника у вигляді пунктирної лінії дозволяє шляхом графічних вимірювань визначити взаємне положення штрихів пунктирною лінії, що відповідаютьположенням супутника, і найближчих до них точок, відповідних зіркам. Це дає можливість, знаючи положення зірок по зоряному каталогу, визначити координати штрихів супутника або, точніше, кутову орієнтацію ліній візування спостережний пункт-супутник. Сукупність кутових координат лінії візування пункт-супутник дозволяє визначити взаємну кутову орієнтацію геодезичних пунктів. Орієнтація всієї мережі на поверхні Землі вимагає знання координат хоча б одного пункту, визначаються класичними методами, і дальності до іншого або координат двох пунктів, званих засадничими. - Для подолання несприятливих метеорологічних умов при оптичних спостереженнях супутника використовуються радіотехнічні засоби. У цьому випадку супутник є як би активним маяком. Застосовуються різні принципи вимірів: ефект Доплера, зсув фаз радіосигналів супутника, прийнятих в різних точках пункту, час поширення сигналу пункт-супутник-пункт і т. д.

Великі перспективи в вимірювальній техніці космічної геодезії мають оптичні квантові генератори (лазери). Вони дозволяють вимірювати дальність і радіальну швидкість із значно вищою точністю, ніж за допомогою радіотехнічних засобів. Таким чином, космічна геодезія дозволить уточнити форму Землі - геоїд, точно визначити координати будь-яких пунктів на поверхні нашої планети, створити топографічні карти на будь-які райони земної поверхні і визначити параметри поля тяжіння Землі.

Все це дасть можливість морському флоту визначати обриси материків і отримувати точні координати островів, рифів, маяків та інших морських об'єктів, авіації - визначати координати аеропортів, наземних орієнтирів і станцій наведення. Ці дані дозволять обирати найкращі маршрути руху і забезпечать надійність і безпеку роботи морського та повітряного транспорту.

Для успішної роботи навігаційних супутників має значення правильний вибір параметрів їх орбіт. Необхідно забезпечити достатню частоту видимості супутника з навігіруемих об'єктів. З цієї точки зору різні орбіти сильно відрізняються один від одного. Так, супутник, що летить за низькою полярній орбіті "оглядає" всю Землю двічі на добу, один раз на прямих, інший-на зворотних витках. Точніше кажучи, Земля щодо рухається по орбіті супутника переміщається так, що з будь-якої її точки він може бути видно 2 рази на добу. Щоб забезпечити безперервний огляд поверхні Землі із супутників, що запускаються на полярні орбіти, тобто для забезпечення видимості одного або більше супутників з корабля або літака, що знаходиться в будь-якій точці нашої планети, необхідно на орбітах заввишки 200 км мати 160 супутників, а заввишки 1 тис. км - 36 супутників.

Створення систем космічної навігації дозволяє значно поліпшити безпеку руху транспорту. Подібні системи міцно входить у практику кораблі і літаководіння, тому що дозволяють з високою точністю визначати місце розташування кораблів і літаків у будь-який час доби, при будь-якому стані погоди.

Похожие статьи




Використання супутників в геодезії та навігації - Використання космічних апаратів в інтересах людства

Предыдущая | Следующая