Изучение гравитационного поля земли с использованием спутниковых измерений

ИСЗCHAMP, завершилсвоюмиссиюв 2010 году.СледующаямиссияGRACE (GravityRecoveryAndClimateExperiment) стартовалав 2002 г, когда с космодрома Плесецк было запущено два спутника, аналогичных CHAMP.Запуск их осуществлен на близкие почти круговые близполярныеорбиты с номинальной высотой 485 км, при этом расстояние между спутниками изменяется в пределах от 170 до 270 км.Каждый из этих спутников оснащен следующей бортовой аппаратурой:- Двухчастотным (24.5 Ггц и 32.7 Ггц) радиодальномером, характеризуемым ошибкой единичного измерения дальности 10 микрон. Дифференцирование массива дальностей по времени позволяет определять относительную лучевую скорость объектов с ошибкой 0.1 микрона в секунду;- 24-х канальным двухчастотным GPS-приемником;- Высокоточным 3-х компонентным акселерометром;Программа GRACE предусматривала выполнение:1. Бортовых межспутниковых измерений относительных дальностей и лучевых скоростей в системе двух низких ИСЗ GRACE, находящихся на расстояниях порядка 220 ± 50 км.2. Высокоточного абсолютного и относительного позиционирования элементов системы GRACE посредством привязки к ИСЗ GPS.3. Измерений компонент вектора ускорения и углов ориентации среди звезд основных осей каждого из летательных аппаратов.Спутники GRACEкартографировали один и тот же участок Земли примерно с интервалом один месяц, что позволило следить за изменением гравитационного поля, связанным в первую очередь с гидрологическим циклом.Рис. 2. Геоид по данным GRACEМиссия GRACEбыла завершена в октябре 2017 года в связи с износом спутников.В результате был собран набор уникальных данных, позволивший построить наиболее употребимуюна сегодняшний день модель геоида EGM2008, учитывающей сферические гармоники до N=2190.Точность ундуляций, восстанавливаемых с помощью этой модели, составляет порядка 5 см [3].Отметим также, что в 2009 году была запущена миссия GOCE (GravityFieldandSteady-StateOceanCirculationExplorer), состоящую из одного спутника на высоте 260 км [4]. С помощью высокоточного градиентометра получена высокоточная модель Гравитационного поля. Погрешность высот геоида 1 см при разрешении 100 км, менее 1 мм для больших пространственных частот. Отработав, спутник упал 11 ноября 2013 г. в океан.ЗаключениеРассмотрены общие понятия и величины, характеризующие гравитационное поле Земли. Отмечено, что существует принципиально два метода его измерения. Первый – спутниковая альтимитрия позволяет изучать гравитационное поле только над акваторией мирового океана. Второй метод – дифференциальный, основан на слежении за аномалиями движения спутников по своей орбите. С помощью этого последнего метода была построена наиболее употребимся на сегодня модель геоида EGM2008.ЛитератураКащеев Р.А. Современные методы спутниковой гравиметрии, конспект лекция, КФУ, Казань, 2015.Михайлов П.С. Совершенствование методических приемов выполнения морских гравиметрических съемок, автореферат диссертации, ИФЗ РАН, Москва, 2017.Леонид Зотов, Вероника Власова, Елена Балакирева, Мария Пастушенкова. Многоканальный сингулярный спектральный анализ данных со спутников GRACE, КИМО-2017, Москва.Pavlis, NikolaosK.; Holmes, SimonA.; Kenyon, SteveC.; Factor, JohnK. TheDevelopmentandEvaluation of the Earth Gravitational Model 2008 (EGM2008), Journal of Geophysical Research: Solid Earth, Volume 117, Issue B4, CiteID B04406.