Šta je zajedničko Zemljinom gravitacionom polju i putanjama satelita i svemirskog otpada? Zemljino gravitaciono polje utiče na orbite naših saputnika u svemiru, dok promene u orbitama zauzvrat omogućavaju da se izvode zaključci o promenama u gravitacionom polju, a time i postojećim vodenim masama.
U projektu COVER, Institut za geodeziju pri TU Grac je sada kombinovao merenja gravitacionog polja pomoću satelita sa metodom merenja satelitskog laserskog rangiranja (SLR), čime je održivo poboljšao i proračune gravitacionog polja i posmatranje objekata u svemiru i predviđanja njihove orbite.
Rezultati su ugrađeni u softver za objektno orijentisan sistem programiranja za oporavak gravitacije (GROOPS), koji Institut za geodeziju obezbeđuje besplatno preko GitHub-a.
„Satelitske misije Grace, Grace Follov-on i ranije GOCE pružile su zaista vredne podatke za izračunavanje Zemljinog gravitacionog polja. Međutim, dugotalasna dužina gravitacionog polja, koja pokriva mase kontinentalne veličine, ne može se dobro rešiti pomoću koristeći ove misije“, kaže Sandro Krauss sa Instituta za geodeziju na TU Grac.
Merenja sa SLR-om, s druge strane, mogu veoma precizno da reše ovaj dugotalasni deo. Da bi se to postiglo, mreža SLR stanica usmerava laser na satelit sa retroreflektorima koji reflektuju emitovano lasersko svetlo. Merenjem vremena putovanja, položaj satelita se može odrediti sa preciznošću u centimetrima i, kroz višestruka merenja, mogu se otkriti i varijacije u orbiti koje su rezultat promena mase na površini Zemlje.
„Ako kombinujete SLR sa drugim metodama satelitskog merenja, gravitaciono polje se može mnogo preciznije izračunati, jer možete precizno da razrešite sve talasne dužine gravitacionog polja. Ovo nam omogućava da detaljnije odredimo vodene mase prisutne na Zemlji.
„Istovremeno, podatke dobijene merenjima možemo da iskoristimo da mnogo bolje predvidimo položaj satelita i svemirskog otpada, da ih lociramo, mapiramo SLR-om i veoma precizno predvidimo njihove buduće orbite, što doprinosi većoj bezbednosti u orbiti. “
Trenutno oko Zemlje kruži oko 40.000 komada svemirskog otpada veličine više od 10 centimetara; postoji oko 1 milion komada koji su 1 centimetar ili veći. Putuju brzinom od oko 30.000 km/h i ne lete svi u istom pravcu.
Sudar bi stoga imao prilično veliki uticaj i uništio bi satelite i ugrozio ljudske živote u svemirskim stanicama ili drugim svemirskim letelicama sa ljudskom posadom. Zbog toga je još važnije locirati orbite svih objekata i predvideti njihove buduće putanje što je preciznije moguće.
Radarska merenja se trenutno koriste za praćenje svih objekata svemirskog otpada, ali je njihova preciznost ograničena. A postojeće orbitne prognoze su takođe patile od činjenice da su bile tačne samo do nekoliko kilometara. To je kasnije otežalo njihovo lociranje. Zajedno sa stanicom za satelitski laserski domet Instituta za svemirska istraživanja Austrijske akademije nauka u opservatoriji Lustbil, ovde je napravljen odlučujući napredak.
Geodetski institut je koristio sopstvene modele sile, pomoću kojih se može odrediti položaj satelita ili krhotina sa tačnošću od oko 100 metara. Ovo je olakšalo njihovo precizno praćenje i snimanje pomoću geodetskog lasera. Dalja merenja tokom narednih preleta pružila su još precizniju sliku o tome kako se orbita ponaša, što je omogućilo istraživačima da poboljšaju predviđanja.
„Za predviđanje orbite, moramo modelirati sve sile na satelitima“, kaže Torsten Maier-Gurr sa Instituta za geodeziju pri TU Grac. „Ovo uključuje i Zemljinu gravitacionu silu, na koju utiče prisustvo masa kao što je voda.“
„Kombinacija našeg modeliranja orbite sa SLR merenjima sada omogućava mnogo preciznije proračune u našem softveru GROOPS, koji je slobodno dostupan svima. Koliko znamo, mi jedini nudimo tako sveobuhvatan paket za određivanje gravitacionog polja, određivanje orbite i SLR obrada besplatno.“
„Ovaj pristup otvorenog koda ima prednost za nas što dobijamo povratne informacije veoma brzo ako nešto treba da se poboljša.“
