Етапи розвитку космічної геодезії
Відомо, що різні геодезичні роботи виконувалися людьми з глибокої
давнини. Одними з перших відомих нам геодезистів були єгиптяни. Вони
використовували для відновлення зруйнованих розливами Нілу меж земельних
угідь опорні пункти, які знаходилися далеко від річки. Також важливе значення
мало орієнтування і визначення місця розташування в сухопутних і морських
подорожах.
У міру розвитку людства підвищувалися вимоги до точності
геодезичних робіт, удосконалювалися методи і техніка вимірювань, способи
обробки вимірювальної інформації.
Важливе значення для розвитку геодезії мало пропозиція голландського
вченого Снелліуса (1580-1626 рр.) використовувати як метод передачі координат
тріангуляцію. У 1615-1617 рр. Снелліус виконав у Голландії градусний вимір по
дузі меридіана, що складається з 33 трикутників і має протяжність близько 130 км.
У XX столітті для створення геодезичного обгрунтування, поряд з
тріангуляції, стала застосовуватися полігонометрія. Її розвиток стимулювало
широке впровадження в геодезичне виробництво радіо-і світлодальноміри. Їх
використання дозволило створювати геодезичні побудови методом трілатераціі
(шляхом вимірювання довжин сторін трикутників).
Традиційні геодезичні побудови створювалися на окремих, розділених
значними водними перешкодами або державними кордонами територіях. За
ним були утворені геодезичні референцної системи. До їх числа відносяться
референц-еліпсоїди Бесселя, Кларка, Красовського, Хейфорда та ін. (всього
понад 10). Положення референц-еліпсоїдів, що утворюють геодезичні системи
на різних континентах, щодо один одного і центру мас Землі не можна
встановити за допомогою тільки тріангуляції і полігонометрії.
Обмежені можливості класичних методів у сенсі передачі координат
обумовлені порівняно невеликими граничними довжинами сторін тріангуляції і
полігонометрії (20-30 км), а також вимогою взаємної видимості між пунктами.
Для цього пункти будувалися на вершинах гір, а на рівнинній місцевості
встановлювалися спеціальні сигнали.
У 1768 році Йоганн Ейлер (син Леонарда Ейлера) опублікував роботу, в
якій обгрунтував можливість визначення параметрів земного еліпсоїда з
одночасним вимірювань зенітних відстаней Місяця з пунктів, розташованих на
одному меридіані і мають відомі астрономічні координати.
З початку XX століття увагу до так званих «місячним» методів посилився,
і космічна геодезія стала оформлятися як розділ геодезичної науки. Були спроби
використовувати для рішення геодезичних задач результати спостережень
моментів покрить зірок Місяцем, сонячних затемнень і фотографування Місяця
на тлі зірок. Через значне видалення Місяця від Землі (у середньому 384 000
км) місячні методи не дозволяють досягти необхідної в даний час для рішення
геодезичних задач точності. Наприклад, застосування фотографування Місяця
на тлі зірок (найбільш точного з названих методів) забезпечує отримання
координат пунктів спостережень з помилкою приблизно 100 м.
У 1946 р. фінський геодезист Ю. Вяйсяля розробив принципи побудови
тріангуляції шляхом фотографування спалахів світла на тлі зірок. Для цього
джерело світла піднімали на значну висоту літаком, газовим балоном або
ракетою і по команді з Землі він давав короткочасні спалахи. З двох пунктів на
поверхні землі виконувалося синхронне фотографування двох і більше спалахів
світла в різних вертикальних площинах, за результатами якого можна було з
високою точністю визначити напрямок хорди, що з'єднує пункти спостережень.
Якщо таким чином визначити напрямки хорд, що з'єднують всі пункти
спостережень, то можна вирахувати координати останніх. Для цього необхідно
знати координати хоча б одного з пунктів і довжину хоча б однієї хорди. Що
проводилися в ряді країн експерименти по створенню таких побудов показали,
що при сторонах 100-300 км зоряна тріангуляція дозволяє отримувати
результати досить високої точності (помилка напрямки хорди становить 0,5-
1,5). Проте відстані між пунктами були обмежені висотою балонів з лампами-
спалахами, які могли підніматися на висоту до 30-40 км.
Із запуском в СРСР 4 жовтня 1957 перший в світі штучного супутника
Землі з'явилася можливість створювати космічні побудови, засновані на
спостереженнях ШСЗ. Вимірювання доплерівського зсуву частоти передавача
цього супутника на пункті спостереження з відомими координатами дозволили
визначити параметри руху ШСЗ. Зворотній завдання була очевидною: з
вимірювань одного і того ж доплерівського зрушення при відомих координатах
ШСЗ знайти координати пункту спостереження.