ИСЗ, используемые в геодезических целях
Спутники, используемые в геодезических целях подразделяются на пассивные, активные и комбинированные.
Пассивные ИСЗ – спутники, светящиеся за счет отраженных солнечных лучей. К пассивным ИСЗ относится спутник «Лагеос», запущенный в 1976 году и оснащенный 426 уголковыми отражателями, что позволило его использовать для лазерных дальномерных измерений.
Активные ИСЗ – имеющие на борту специальные устройства для подачи световых вспышек или излучатели высокостабильных радиочастот. Они предназначаются для целей навигации. К ним следует отнести спутники серии «Транзит», которые позволяли определить местоположение корабля с ошибкой в 200 м. Ранее названная система «Навстар», позволяет обеспечивать в любое время не менее 4-х спутников, точность этой системы уже 5-10 м.
Комбинированные ИСЗ – имеют уголковые отражатели и устройства активных ИСЗ. Например: «Интеркосмос-17» - СССР, «Геос» - США.
Перечисленные спутниковые системы должны иметь высоты в перигее 3000-4000 км и наклон орбиты 60-80 градусов.
Кроме перечисленного снаряжения должны иметь: радиовысотомер, кварцевые или атомные часы, бортовую ЭВМ, фотокамеры.
Основная аппаратура для наблюдений спутников.
Астрономические фотоустановки.
Неподвижные фотоустановки – фотокамера и пленка во время фотографирования ИСЗ неподвижны относительно точки стояния. Камера вращается по азимуту и высоте.
Звездная фотоустановка – обеспечивает слежение за звездами во время фотографирования ИСЗ путем вращения фотокамеры и снимка со скоростью видимого суточного вращения небесной сферы. Яркие звезды изображаются на пленке в виде двойных точек.
Универсальная фотоустановка – советская АФУ – 75 и камера Бейкер – Нанн (США)
АФУ – 75 – потребляемая мощность 2 кВт, формат кадра 13x18 см., ср.кв. ошибка определения координат ИСЗ не хуже 4” (по снимку). Длина пленки – 28 м. Вес комплекса 1300 кг.
Лазерные дальномеры.
Лазерные дальномеры позволяют получить расстояние до спутника с ошибкой 0.5 м., можно ожидать точности 0.1 м.
Лазерная локация Луны показала, что измерения дальности до Луны Крымской обсерваторией выполнены на лазерные уголковые отражатели дают точность 10 см. Использование лазерных дальномеров позволяет:
- уточнять координаты обсерватории;
- определять длину радиуса параллели обсерватории;
- следить за движением полюсов Земли;
- изучать неравномерность вращения Земли.
Наличие нескольких обсерваторий, расположенных в разных районах земного шара, осуществляющих локацию Луны, позволит выявить движения материков и блоков земной коры.
Основные методы космической геодезии.
Оптический метод, когда спутник наблюдают с нескольких станций, одновременно осуществляется фотографирование на фоне звездного неба. Недостаток – зависимость от метеоусловий, точность.
Радиотехнический метод позволяет определить фазу радиосигнала, время прохождения сигнала, доплеровский сдвиг частоты радиосигнала.
- фазовый принцип измерения дальности, наземная приемо-передающая станция посылает на борт спутника, модулированный по фазе сигнал. Этот сигнал ретранслируется спутником и принимается наземной антенной. Из сравнения фаз определяется двойная дальность до спутника.
- при измерении времени мы имеем аналог радиодальномера, который на выходе выдает нам дальность. Этот метод используется в навигационной геодезической системе «Навстар» (аппаратура «Микрометр») точность 10-25 м.
- принцип Доплера, определяется сдвиг частоты сигнала, посланного с ИСЗ. Этот принцип наблюдений ИСЗ «Транзит» аппаратурой «СМА», точность 5 м при наблюдении 3-4 дня.
Общие сведения о методах построения космических геодезических сетей.
Линейно – угловой метод.
Направления на спутник в космической геодезии получают из фотографирования ИСЗ на фоне звездного неба. По снимкам, на которых изображены и опознаны звезды и спутник, путем астрономической обработки определяют экваториальные топоцентрические координаты ИСЗ.
- прямые восхождения α и склонение δ.
Третья координата – расстояние ρ до ИСЗ в момент фотографирования – определяют или лазерными дальномерами или радиотехническими средствами.
Время фотографирования ИСЗ необходимо знать с высокой точностью, ошибка в 0,001 сек. Приводит к ошибке положения ИСЗ 8 метров. Поэтому станции наблюдения оснащены кварцевыми часами, приемниками, хронографами.
Если синхронно с наблюдениями ИСЗ с т.А. выполнить наблюдения с точки «B», координаты неизвестны, то зная координаты точки «A» получаем координаты и земной точки «B».
Таким образом, для определения геоцентрических координат неизвестной земной точки «B» линейно – угловым методом необходимо иметь один исходный пункт «A» и выполнить синхронные наблюдения с точек «A» и «B».