У рамках проєкту COVER дослідники з Інституту геодезії Технічного університету вдосконалили розрахунки гравітаційного поля, поєднуючи супутникові вимірювання гравітації з лазерним далекоміром супутників (SLR). Крім того, що цей підхід покращує моделі гравітаційного поля Землі, він уточнює відстеження і прогнози пересування об’єктів на орбіті.
«Супутникові місії, такі як Grace, Grace Follow-on і попередня GOCE, надали важливі дані для вивчення гравітаційного поля. Проте їхні можливості щодо визначення довгохвильової частини гравітаційного поля, яка охоплює всі континенти, обмежені», – зазначає Сандро Краус з Інституту геодезії Технічного університету Граца.
На відміну від них, методи вимірювання за допомогою SLR здатні більш точно визначити довгохвильову частину. Для цього мережа станцій SLR спрямовує лазерний промінь на супутник, оснащений ретрорефлекторами, які відбивають світло. Вимірюючи час, за який промінь проходить цю відстань, можна встановити місце розташування супутників з точністю до сантиметрів, а багаторазові виміри дають змогу відстежувати зміни орбіти, спричинені змінами в розподілі мас на поверхні Землі.
Комбінуючи SLR з іншими методами супутникових спостережень і детальнішим аналізом довжини хвиль, можна значно підвищити точність розрахунків гравітаційного поля. Це допоможе краще визначити розташування водойм на поверхні Землі. При цьому отримані дані можна точніше використовувати для прогнозування орбіт супутників і контролю обсягів космічного сміття.
Наразі на орбіті Землі перебуває приблизно 40 тис. об’єктів космічного сміття розміром понад 10 см, а також близько 1 млн предметів розміром від 1 см і більше. Ці об’єкти рухаються в різних напрямках зі швидкістю приблизно 30 тис. км/год. Під час зіткнення вони можуть пошкодити супутники, що поставить під загрозу життя людей на космічних станціях або інших пілотованих космічних кораблях.
Наразі для моніторингу всіх об’єктів космічного сміття використовують радіолокаційні вимірювання, проте їхня точність обмежена. Раніше прогнози також були недостатньо точними, що ускладнювало своєчасне виявлення космічних об’єктів. Однак у співпраці зі Станцією лазерної далекометрії Інституту космічних досліджень Австрійської академії наук в обсерваторії Люстбюель були досягнуті значні успіхи.
Інститут геодезії використовував власні моделі, за допомогою яких можна визначити положення супутника з точністю близько 100 м. Це спростило процес їх відстеження. Додаткові вимірювання під час наступних польотів надали ще точнішу картину зміни орбіти, що дало змогу дослідникам поліпшити якість прогнозування.
«Необхідно моделювати всі сили, що діють на супутники, – каже Торстен Майєр-Гюрр з Інституту геодезії Технічного університету Граца. – Сюди входить і сила тяжіння Землі, яка схильна до впливу таких мас, як вода. Тепер завдяки поєднанню нашого моделювання орбіт із вимірюваннями лазерної далекометрії (SLR), ми можемо проводити набагато точніші розрахунки в нашому програмному забезпеченні GROOPS».