Alcance do laser de satélite - Satellite laser ranging

Este artigo é sobre o tipo de laser de satélite atraente. Para o tipo voltado para baixo, consulte Altimetria de laser de satélite .
Laser Ranging System do observatório geodésico de Wettzell, Baviera

No alcance do laser por satélite ( SLR ), uma rede global de estações de observação mede o tempo de ida e volta do voo de pulsos ultracurtos de luz para satélites equipados com retrorefletores . Isso fornece medições de alcance instantâneo de precisão de nível milimétrico que podem ser acumuladas para fornecer medições precisas de órbitas e uma série de dados científicos importantes. O pulso de laser também pode ser refletido pela superfície de um satélite sem um retrorrefletor , que é usado para rastrear detritos espaciais.

O alcance do laser de satélite é uma técnica geodésica comprovada com potencial significativo para contribuições importantes para estudos científicos do sistema terra / atmosfera / oceano. É a técnica mais precisa atualmente disponível para determinar a posição geocêntrica de um satélite da Terra, permitindo a calibração precisa de altímetros de radar e separação de deriva de instrumentação de longo prazo de mudanças seculares na topografia do oceano.

Sua capacidade de medir as variações ao longo do tempo no campo gravitacional da Terra e monitorar o movimento da rede de estações em relação ao geocentro, junto com a capacidade de monitorar o movimento vertical em um sistema absoluto, o torna único para modelar e avaliar o clima de longo prazo mudar por:

  • fornecendo um sistema de referência para recuperação pós-glacial , placas tectônicas , nível do mar e mudança de volume de gelo
  • determinar a redistribuição de massa temporal do sistema sólido de terra, oceano e atmosfera
  • determinar os parâmetros de orientação da Terra , como coordenadas do pólo terrestre e variações da duração do dia
  • determinação de órbitas precisas de satélites para satélites artificiais com e sem dispositivos ativos a bordo
  • monitorar a resposta da atmosfera às variações sazonais do aquecimento solar.

O SLR fornece uma capacidade única de verificação das previsões da teoria da relatividade geral , como o efeito de arrastamento de quadros .

As estações SLR constituem uma parte importante da rede internacional de observatórios geodésicos espaciais , que incluem os sistemas VLBI , GPS , DORIS e PRARE. Em várias missões críticas, o SLR forneceu redundância à prova de falhas quando outros sistemas de rastreamento radiométrico falharam.

História

Alcance de laser de satélite

O laser indo até um satélite próximo à Terra foi realizado pela primeira vez pela NASA em 1964 com o lançamento do satélite Beacon-B. Desde aquela época, a precisão de alcance, estimulada por requisitos científicos, melhorou por um fator de mil, de alguns metros a alguns milímetros, e mais satélites equipados com retrorefletores foram lançados.

Vários conjuntos de retrorefletores foram instalados na Lua da Terra como parte dos programas espaciais Apollo americano e Lunokhod soviético . Esses retrorefletores também são variados regularmente ( alcance do laser lunar ), fornecendo uma medição altamente precisa da dinâmica do sistema Terra / Lua.

Durante as décadas subsequentes, a rede global de alcance de laser por satélite evoluiu para uma poderosa fonte de dados para estudos da Terra sólida e seus sistemas oceânicos e atmosféricos. Além disso, o SLR fornece determinação de órbita precisa para missões de radar altímetro de radar espacial mapeando a superfície do oceano (que são usadas para modelar a circulação global do oceano), para mapear mudanças volumétricas nas massas de gelo continentais e para topografia terrestre. Ele fornece um meio de transferência de tempo global em subnanosegundos e uma base para testes especiais da Teoria da Relatividade Geral.

O International Laser Ranging Service foi formado em 1998 pela comunidade SLR global para aprimorar as atividades de pesquisa geofísica e geodésica, substituindo a anterior CSTG Satellite and Laser Ranging Subcommission.

Formulários

Os dados SLR forneceram o modelo de referência de campo gravitacional padrão, altamente preciso e de longo comprimento de onda que suporta todas as determinações de órbita de precisão e fornece a base para estudar as variações gravitacionais temporais devido à redistribuição de massa. A altura do geóide foi determinada em menos de dez centímetros em comprimentos de onda de menos de 1.500 km.

O SLR fornece determinações precisas em mm / ano do movimento da estação de deriva tectônica em escala global em um referencial geocêntrico. Combinados com modelos de gravidade e mudanças decadais na rotação da Terra, esses resultados contribuem para a modelagem da convecção no manto da Terra, fornecendo restrições aos processos internos da Terra relacionados. A velocidade da estação fiducial no Havaí é de 70 mm / ano e se aproxima muito da taxa do modelo geofísico de fundo.

Lista de satélites

Lista de satélites passivos

Para uma cobertura mais ampla deste tópico, consulte Lista de satélites passivos .

Vários satélites dedicados de alcance a laser foram colocados em órbita:

Lista de satélites compartilhados

Vários satélites carregavam retrorefletores a laser, compartilhando o ônibus com outros instrumentos:

Veja também

Referências

  1. ^ Kucharski, D .; Kirchner, G .; Bennett, JC; Lachut, M .; Sośnica, K .; Koshkin, N .; Shakun, L .; Koidl, F .; Steindorfer, M .; Wang, P .; Fan, C .; Han, X .; Grunwaldt, L .; Wilkinson, M .; Rodríguez, J .; Bianco, G .; Vespe, F .; Catalán, M .; Salmins, K .; del Pino, JR; Lim, H.-C .; Park, E .; Moore, C .; Lejba, P .; Suchodolski, T. (outubro de 2017). "Força de pressão de fóton em detritos espaciais TOPEX / Poseidon medida por satélite de alcance a laser: Spin-Up de Topex" . Ciência da Terra e do Espaço . 4 (10): 661–668. doi : 10.1002 / 2017EA000329 .
  2. ^ Pearlman, M .; Arnold, D .; Davis, M .; Barlier, F .; Biancale, R .; Vasiliev, V .; Ciufolini, I .; Paolozzi, A .; Pavlis, EC; Sośnica, K .; Bloßfeld, M. (novembro de 2019). "Satélites geodésicos a laser: uma ferramenta científica de alta precisão" . Journal of Geodesy . 93 (11): 2181–2194. doi : 10.1007 / s00190-019-01228-y .
  3. ^ Zajdel, R .; Sośnica, K .; Drożdżewski, M .; Bury, G .; Strugarek, D. (novembro de 2019). "Impacto da restrição de rede na realização do quadro de referência terrestre com base em observações SLR para LAGEOS" . Journal of Geodesy . 93 (11): 2293–2313. doi : 10.1007 / s00190-019-01307-0 .
  4. ^ Sośnica, Krzysztof; Jäggi, Adrian; Meyer, Ulrich; Thaller, Daniela; Beutler, Gerhard; Arnold, Daniel; Dach, Rolf (outubro de 2015). "Campo gravitacional variável de tempo da Terra dos satélites SLR" . Journal of Geodesy . 89 (10): 945–960. doi : 10.1007 / s00190-015-0825-1 .
  5. ^ Sośnica, K .; Bury, G .; Zajdel, R .; Strugarek, D .; Drożdżewski, M .; Kazmierski, K. (dezembro de 2019). "Estimativa de parâmetros geodésicos globais usando observações SLR para Galileo, GLONASS, BeiDou, GPS e QZSS" . Terra, planetas e espaço . 71 (1): 20. doi : 10.1186 / s40623-019-1000-3 .
  6. ^ Bury, Grzegorz; Sośnica, Krzysztof; Zajdel, Radosław (dezembro de 2019). "Determinação de órbita Multi-GNSS usando alcance de laser de satélite" . Journal of Geodesy . 93 (12): 2447–2463. doi : 10.1007 / s00190-018-1143-1 .
  7. ^ Strugarek, Dariusz; Sośnica, Krzysztof; Jäggi, Adrian (janeiro de 2019). "Características das órbitas GOCE baseadas em Satellite Laser Ranging". Avanços na Pesquisa Espacial . 63 (1): 417–431. doi : 10.1016 / j.asr.2018.08.033 .
  8. ^ Bury, Grzegorz; Sosnica, Krzysztof; Zajdel, Radoslaw (junho de 2019). "Impacto da carga de pressão atmosférica não maré nos parâmetros geodésicos globais com base no intervalo de laser de satélite para GNSS". Transações IEEE em Geociências e Sensoriamento Remoto . 57 (6): 3574–3590. doi : 10.1109 / TGRS.2018.2885845 .
  9. ^ Pearlman, Michael R .; Noll, Carey E .; Pavlis, Erricos C .; Lemoine, Frank G .; Combrink, Ludwig; Degnan, John J .; Kirchner, Georg; Schreiber, Ulrich (novembro de 2019). “O ILRS: se aproximando dos 20 anos e planejando o futuro”. Journal of Geodesy . 93 (11): 2161–2180. doi : 10.1007 / s00190-019-01241-1 .
  10. ^ [1]
  11. ^ Kucharski, Daniel; Kirchner, Georg; Otsubo, Toshimichi; Kunimori, Hiroo; Jah, Moriba K .; Koidl, Franz; Bennett, James C .; Lim, Hyung-Chul; Wang, Peiyuan; Steindorfer, Michael; Sośnica, Krzysztof (agosto de 2019). "Medição fotométrica hipertemporal da refletividade especular dos espelhos espaciais para o modelo de link de transferência de tempo a laser". Avanços na Pesquisa Espacial . 64 (4): 957–963. doi : 10.1016 / j.asr.2019.05.030 .
  12. ^ Sośnica, Krzysztof; Jäggi, Adrian; Meyer, Ulrich; Thaller, Daniela; Beutler, Gerhard; Arnold, Daniel; Dach, Rolf (outubro de 2015). "Campo gravitacional variável de tempo da Terra dos satélites SLR" . Journal of Geodesy . 89 (10): 945–960. doi : 10.1007 / s00190-015-0825-1 .
  13. ^ "Calsphere 1, 2, 3, 4" . Space.skyrocket.de . Página visitada em 2016-02-13 .
  14. ^ Hattori, Akihisa; Otsubo, Toshimichi (janeiro de 2019). "Pressão de radiação solar variável no tempo em Ajisai em comparação com satélites LAGEOS" . Avanços na Pesquisa Espacial . 63 (1): 63–72. doi : 10.1016 / j.asr.2018.08.010 .
  15. ^ Lindborg, Christina. "Etalon" . Rússia e sistemas de navegação . Federação de Cientistas Americanos . Página visitada em 10 de novembro de 2012 .
  16. ^ Sośnica, Krzysztof (1 de agosto de 2015). “Sensibilidade do LAGEOS às Marés do Oceano” . Acta Geophysica . 63 (4): 1181–1203. doi : 10.1515 / acgeo-2015-0032 .
  17. ^ Krzysztof, Sośnica (1 de março de 2015). "Impacto do arrasto atmosférico nas órbitas de Starlette, Stella, Ajisai e Lares" . Satélites artificiais . 50 (1): 1–18. doi : 10.1515 / arsa-2015-0001 .
  18. ^ [2]
  19. ^ [3]
  20. ^ "NASA - NSSDCA - Nave espacial - Detalhes" . Nssdc.gsfc.nasa.gov . 05/06/1999 . Página visitada em 2016-02-13 .
  21. ^ Sośnica, Krzysztof; Jäggi, Adrian; Thaller, Daniela; Beutler, Gerhard; Dach, Rolf (agosto de 2014). "Contribuição de Starlette, Stella e AJISAI para o quadro de referência global derivado de SLR" (PDF) . Journal of Geodesy . 88 (8): 789–804. doi : 10.1007 / s00190-014-0722-z .
  22. ^ a b c d Pearlman, M .; Arnold, D .; Davis, M .; Barlier, F .; Biancale, R .; Vasiliev, V .; Ciufolini, I .; Paolozzi, A .; Pavlis, EC; Sośnica, K .; Bloßfeld, M. (novembro de 2019). "Satélites geodésicos a laser: uma ferramenta científica de alta precisão". Journal of Geodesy . 93 (11): 2181–2194. doi : 10.1007 / s00190-019-01228-y .
  23. ^ Kazmierski, Kamil; Zajdel, Radoslaw; Sośnica, Krzysztof (outubro de 2020). "Evolução da órbita e qualidade do relógio para soluções multi-GNSS em tempo real" . Soluções GPS . 24 (4): 111. doi : 10.1007 / s10291-020-01026-6 .
  24. ^ Sośnica, Krzysztof; Thaller, Daniela; Dach, Rolf; Steigenberger, Peter; Beutler, Gerhard; Arnold, Daniel; Jäggi, Adrian (julho de 2015). "Laser de satélite variando para GPS e GLONASS" . Journal of Geodesy . 89 (7): 725–743. doi : 10.1007 / s00190-015-0810-8 .
  25. ^ Sośnica, Krzysztof; Prange, Lars; Kaźmierski, Kamil; Bury, Grzegorz; Drożdżewski, Mateusz; Zajdel, Radosław; Hadas, Tomasz (fevereiro de 2018). "Validação das órbitas Galileo usando SLR com foco em satélites lançados em planos orbitais incorretos" . Journal of Geodesy . 92 (2): 131–148. doi : 10.1007 / s00190-017-1050-x .
  26. ^ Sośnica, Krzysztof; Zajdel, Radosław; Bury, Grzegorz; Bosy, Jarosław; Moore, Michael; Masoumi, Salim (abril de 2020). "Avaliação da qualidade de órbitas combinadas multi-GNSS IGS experimentais" . Soluções GPS . 24 (2): 54. doi : 10.1007 / s10291-020-0965-5 .
  27. ^ Sośnica, K .; Bury, G .; Zajdel, R. (16 de março de 2018). "Contribuição da Constelação Multi ‐ GNSS para o Quadro de Referência Terrestre Derivado de SLR". Cartas de pesquisa geofísica . 45 (5): 2339–2348. doi : 10.1002 / 2017GL076850 .
  28. ^ Strugarek, Dariusz; Sośnica, Krzysztof; Arnold, Daniel; Jäggi, Adrian; Zajdel, Radosław; Bury, Grzegorz; Drożdżewski, Mateusz (30 de setembro de 2019). "Determinação de parâmetros geodésicos globais usando medições de alcance de laser de satélite para satélites Sentinel-3" . Sensoriamento Remoto . 11 (19): 2282. doi : 10.3390 / rs11192282 .

Leitura adicional

links externos