Балистическая теория Ритца / О возможных источниках вычислительных ошибок космической навигации, GPS и ГЛОНАСС, лазерной и радиолокации
.pdf
О возможных источниках вычислительных ошибок космической навигации, GPS и ГЛОНАСС, лазерной и радиолокации
инж., асп. Семиков С.А. (Нижегородский Госуниверситет)
Основные ошибки космической навигации, лазерной и радиолокации:
•радиолокация Венеры и других планет
•эффект «Пионеров»
•Flyby-аномалия
•ошибки спутниковой навигации (GPS и ГЛОНАСС)
•ошибки лазерной локации спутников
•ошибки лазерной локации Луны
•ошибки попадания лучом в наземные цели
Баллистическая Теория Ритца (БТР) – учёт влияния скорости источника на скорость света – устраняет ошибки
Баллистический принцип (классическое сложение скорости источника V и скорости света c) и его подтверждения:
•аберрация света
•опыт Майкельсона
•опыт Физо
•опыт Саньяка
•опыт Дуплищева
•опыт Александрова [24]
•космическая
радиолокация: расстояния соответствуют r =(c + v)τ, а не r' = cτ
Ошибки радиолокации Венеры
Первая радиолокация Венеры в нижнем соединении (11–12 апреля 1961 г.) выявила у радарных дистанций Венеры расхождения с эфемеридными ~1000 км. Причина – в неточном значении скорости света, как показали:
В.П. Селезнёв – пионер |
Б.Г. Уоллес |
С.А. Базилевский |
космической навигации (СССР) |
(США) |
(СССР) |
Расчёт баллистических поправок радиолокации Венеры
•СТО: τ=2r/c, r=cτ/2; БТР: τ=r/c+r/(c-vr)
•∆r=(ω1 – ω2)R1R2·sin[(ω1 – ω2)t]/2c≈
≈3350·sin(0,011t) км
•∆τ=∆r/c≈0,011·sin(0,011t) с
•t=0 – момент нижнего соединения
Значения [5] астрономической единицы (а.е.) в зависимости от даты сеанса радиолокации
Отклонения радарных расстояний Венеры от эфемеридных, найденные в километрах (а, кресты) [9] и световых миллисекундах (б, кружки) [5, с. 242], в сравнении с прогнозом ∆r и ∆τ из теории Ритца (пунктир).
Коррекция эфемерид по данным радаров и её ошибки
Для согласования с радарными данными гелиоцентрическую долготу Венеры увеличили, сместив планету вперёд по орбите сначала на 290 км, а затем ещё на 270 км (аналогично для других планет)
Планету без «точки опоры» и «рычага» сдвинули на 560 км!
8 июня 2004 г., 6 июня 2012 г. моменты контакта Венеры с диском Солнца запаздывали на 1–2 минуты относительно
эфемерид, содержащих радарные поправки (соответствует смещению Венеры ~1000 км)
Неточность исправленных эфемерид и данных РЛС доказывают:
•расхождения с данными астрометрии
•ряд аварий АМС возле Венеры и Марса (см. Селезнёв [2, 11])
•запаздывания прохождений Венеры по диску солнца
Установить истинное положение Венеры на орбите можно на основе данных оптических и радиоинтерферометров
Эффект «Пионеров» как следствие влияния скорости аппаратов на скорость испущенного ими радиосигнала
«Пионер-10», «Пионер-11»
∆ao = (8,74 ± 1,33)·10-10 м/с2
по СТО: r' = сτ , a' = GM/r'2 по БТР: r = (c – v)τ, a = GM/r2
∆ac =a–a'≈2av/c≈9,9·10–10 м/с2 при r ≈ 3·1012 м и v ≈ 10 км/с
«Кассини»
∆ao = 3·10-9 м/с2 ∆ac≈2vGM/r2c≈4·10–9 м/с2 при r ≈ 1,5·1012 м и v ≈ 10 км/с
∆ao =F/m ~ 10-9 м/с2, h ~ 1 м, t~20 лет M = Fh, Iω ~ mh2ω, ω = 4,8 об/мин
α=arctg(Mt/Iω)~arctg(∆aot/ωr)~50° ϕa~λ/d=0,048 рад~3°
f=2,29 ГГц λ=13 см d=2,7 м
Аналогичный эффект выявлен у АМС «Улисс» и других аппаратов,
что ставит под сомнение гипотезу Турышева [16] о радиационной силе F, которая создала бы и момент M, уводящий антенну в сторону от Земли
Flyby–аномалия (пролётная аномалия)
«Галилео»
«Near»
«Розетта»
теория относительности
•f'=f(1–V2/c2)1/2/(1±V/c)
•f1 ≈ f(1 + V/c + V2/2c2)
•f2 ≈ f(1 – V/c + V2/2c2)
классическая теория
•f'=(1±V/c)
•f1 ≈ f(1 + V/c)
•f2 ≈ f(1 – V/c)
V1 ≈ V – V2/2c ; V2 ≈ V + V2/2c
∆V ≈ V2/c;
при V ~ 103 м/с 
∆V ~ 1–10 мм/с,
что порядка измеренной величины аномалии
Спутниковая навигация GPS, ГЛОНАСС и её ошибки
c'=c–Vr, Vr=V·sinα·cosh·cosθ, V≈4 км/с ∆ = rVr/c = rV·sinα·cosh·cosθ/c ~ 20 м,
<∆x> ~ 5 м – типичная величина ошибок GPS Влияние скорости спутника на скорость света подтверждается:
•порядком величины ошибок
•ростом ошибок для спутников у горизонта (cosh ≈ ±1)
•снижением ошибок при увеличении числа спутников
•повышенными ошибками по вертикали и в высоких широтах Проверка – путём сравнения расстояний спутников, измеренных:
•радиолокацией (спутник-база, база-спутник, база-спутник-база)
•триангуляцией по угловым координатам, измеренным РСДБ
•лазерной локацией спутников
•триангуляцией из визуальных наблюдений спутников
Неточности лазерной локации Луны
∆t = r/c – r/(c + vr) = rvr/c2 ≈
≈ 2·10–6 с, r ≈ 3,84·108 м,
vr ≈ 460 м/с, ∆r=rvr/2c≈100 – 300 м,
что порядка измеренных невязок (с эфемеридами) и их вариаций 100 м/24 ч≈4 м/ч [22].
Разницу дистанций Луны, измеренных из двух точек, расценят как поворот Земли на α = ∆r/RE = 4,5·10–5 = 9'',4
или как сдвиг Луны на rα=17 км
А вариации ∆r от колебаний r расценят как покачивания Земли
δp = -0,2·sin(2πt/T) мс или Луны
Неучтённая вариация скорости света создаёт иллюзию сдвига или поворота Луны (а), Земли (б) и вариации суток (в).
Проверка путём замера координат и угловой скорости по данным РСДБ
Интересные факты и выводы
Космическое
противостояние СТО и БТР
Кратер Ритц (антипод кратера Эйнштейн), открыт в 1965 г. АМС «Зонд-3». Справа – снимок восхода Земли над кратером Ритц с «Аполлона-17»
Стрельба лазером со спутников, радиолокация и лазерная локация планет, искусственных спутников и АМС по СТО ведёт к промахам, исчезающим при учёте сложения скорости источника со скоростью c.
«Скажите государю, что у англичан ружья кирпичом не чистят: пусть, чтобы и у нас не чистили, а то, храни бог войны, они стрелять не годятся»
Тульский Левша из повести Н.С. Лескова – легендарный пример опередивших время русских самородков, таких как О.В. Лосев, А.К. Шурупов, С.А. Базилевский, предвосхитивших грядущую эру лазеров, надёжной электроники и радиолокации