Мазурова Елена Михайловна. Доктор технических наук, советник генерального директора
Москва
Moscow
Петров Александр Николаевич. Доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, ППК «Роскадастр»
Москва
Moscow
Бахарев Федор Сергеевич. Кандидат технических наук, старший научный сотрудник
Москва
Moscow
Клыпин Игорь Андреевич. Кандидат технических наук, старший научный сотрудник
Москва
Moscow
Для определения положения искусственного спутника Земли (ИСЗ) или Луны используется метод лазерной локации. Выполняются лазерные измерения расстояний от наземных станций до спутников, оснащенных уголковыми отражателями, или до отражателей, находящихся на поверхности Луны. С помощью временного интервала между излучением и приемом ультракоротких лазерных импульсов на одной и той же станции определяют положение ИСЗ или Луны в момент отражения. При этом излученный сигнал со станции и отраженный сигнал от спутника идут по разным траекториям. В результате формируется угол между направлением излученного и возвращенного сигналов в точке локации. В настоящей статье изучается именно это отклонение траекторий лазерных сигналов. Поскольку вращающаяся система отсчета, связанная с Землей, неинерциальна, при вычислениях задействуется теория относительности. Рассматриваются сферическая форма Земли и кеплеровы орбиты ИСЗ без учета гравитационного поля Земли. Отклонение сигнала существенным образом зависит как от параметров орбиты спутника, так и от скорости вращения Земли. Произведенные математические выкладки позволяют обобщить и сравнить результаты исследований этого эффекта, полученные другими авторами. Они же использованы при численных расчетах на примере высокоорбитального и имеющего большой эксцентриситет ИСЗ «РадиоАстрон» и всех 24 ИСЗ ГЛОНАСС с низкими орбитами и незначительными эксцентриситетами. Рассчитана величина как самого эффекта, так и его изменений при изменении параметров орбит ИСЗ. Точность современных приборов достаточна для фиксации эффекта, а его учет увеличит эффективность их применения. В будущем планируется оценить факторы сплюснутости Земли и ее гравитационного потенциала.
The position of an artificial Earth satellite or the Moon is determined by laser ranging. Laser measurements of distances are carried out from ground stations to satellites equipped with corner reflectors or to the reflectors located on the surface of the Moon. The time interval between the emission and reception of ultrashort laser pulses at the same station make it possible to determine the position of the satellite or the Moon at the moment of reflection. In this case, the signal emitted from the station and the reflected signal from the satellite follow different paths. In this case, an angle is formed between the direction of the emitted and reflected signals at the location point. It is this deviation of laser signal paths that is the subject-matter of this paper. Since the Earth-fixed rotating reference frame is noninertial, calculations are performed with consideration for the theory of relativity. The spherical shape of the Earth and the Keplerian orbits of satellites are considered without taking into account the Earth’s gravitational field. The signal deviation significantly depends both on the satellite orbital parameters and the Earth’s rotation rate. The mathematical calculations allow the authors to generalize and compare the results of studies of this effect obtained from various available publications. They were also used in numerical calculations on the example of a high-orbit and high-eccentricity satellite RadioAstron and all of the 24 GLONASS low-orbit satellites with minor eccentricities. The magnitudes of both the effect itself and its variations depending on the changes in the satellite orbit parameters are calculated. The accuracy of modern instruments is sufficient to record the effect, and the result obtained will increase the efficiency of their application. In the future, it is planned to evaluate the factors of the Earth oblateness and its gravitational potential.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.