2.3.2 Геодезические спутники

Оптимальные высоты движения геодезических спутников — 1000—2500 км. В диапазоне этих высот обеспечивается высокая точность наблюдений и в то же время одновременная видимость с достаточно удаленных наземных станций, достаточно слабо сопротивление атмосферы и в то же время достаточно велико влияние неоднородностей гравитационного поля на элементы орбиты спутника. Наклонение орбиты геодезического спутника должно быть велико, чтобы спутник мог наблюдаться в вы­соких широтах.

Наблюдения спутников могут вестись разными способами: оптическим, визуальным, фотографическим, радиолокационным, с использованием доплеровского эффекта, лазерным. Для обес­печения возможности тех или иных или всех сразу методов на­блюдений спутник, предназначенный для геодезических целей, должен обладать специальными приспособлениями, такие на­блюдения обеспечивающими.

В комплекс бортовой аппаратуры обычно включается све­товой маяк, излучающий световые вспышки (по определенной программе, радиопередатчик для производства доплеровских измерений, ретрансляторы радиосигналов радиодальномерной системы, радиовысотомер, уголковые отражатели для производ­ства лазерных измерений расстояний, высокоточные часы и командное программное устройство.

На первых порах развития спутниковой геодезии были за­пущены спутники-баллоны «Эхо-1» и «Эхо-2», имевшие боль­шой объем (диаметр порядка 30 м), светящиеся ярким отражен­ным светом и весьма удобные для наблюдения. После успешно­го использования этих спутников для геодезии в США был запущен уже специально геодезический спутник «Пагеос». Это также пассивный спутник — баллон диаметром около 30 м с алюминированной поверхностью для усиления отражательной способности. Однако такие спутники выполняют только одну функцию — являются визирной целью и никакой информации о гравитационном поле и фигуре Земли дать не могут. Они слишком подвержены возмущениям от сопротивления атмосфе­ры и светового давления. Позже были запущены более совер­шенные многофункциональные геодезические спутники, такие как «Геос», что означает «геодезический земной орбитальный спутник». Эти спутники имеют световой маяк, дающий серии по семь вспышек с интервалами между вспышками 4 секунды, доплеровский передатчик, уголковые лазерные отражатели, радиодальномерную систему. На спутнике установлены атомные часы, обеспечивающие выполнение программ и выдачу отметок времени с высокой точностью.

В 1967 г. были запущены два французских геодезических спутника «Диадем», имеющие на борту систему доплеровских передатчиков и лазерные отражатели.

Рассматриваются проекты специальных геодезических спут­ников (США). Так, предлагается создать спутник, на который не действовало бы сопротивление атмосферы. Идея состоит в том, чтобы поместить спутник в полый прозрачный баллон, при­нимающий на себя сопротивление атмосферы и корректирующий­ся по положению внутреннего тяжелого ядра. Создание такого спутника даст возможность с высокой степенью точности опре­делять параметры гравитационного поля и фигуры Земли.

При использовании спутников для космической геодезии весьма важен выбор наклонов орбит. Спутник должен быть ви­ден с различных станций. Орбиты с близким к нулевому накло­нением не годятся также вследствие того, что в уравнения для изменения элементов, по которым определяются параметры фигуры Земли и ее гравитационного, поля, входит член, содер­жащий синус наклонения, принимающий малые значения при малых углах наклона. Вопрос выбора орбит будет обсуждаться с большим основанием в главе об определениях гармоник гра­витационного потенциала.