3.3.3. Использование исз в качестве чувствительного элемента (орбитальный способ)

Земля в своем движении в пространстве гравитационно взаимодействует со всеми небесными телами. Двигаясь по законам небесной механики в поле сил тяготения Солнца, она испытывает также влияние всех других небесных тел, которые отклоняют траекторию ее движения от правильной. В свою очередь она оказывает гравитационное влияние на другие небесные тела Солнечной системы и в первую очередь на свой спутник — Луну. Эти влияния, называемые в небесной механике возмущениями, бывают двух родов: возмущения от положения возмущающего тела и возмущения от фигуры или гравитационного поля возмущающего тела. Второе имеет значение для близких тел, отличных по своей фигуре от шара. Для далеких тел притяжение различных частей тела мало разнится, и можно считать, что они притягивают как точечные массы и вызывают возмущения, связанные только с изменением положения тела. Близкие тела влияют не только как одно целое, но и вызывают возмущения своим отклонением от шара, а также своими плотностными неоднородностями.

Для близких искусственных спутников оказывается ощутимым возмущающее влияние не только сжатия Земли, но и других более мелких неправильность фигуры и соответствующих неоднородностей гравитационного поля.

Пользуясь теорией движения искусственных спутников, можно для любого момента определить положение спутника на орбите и его координаты в пространстве (почему способ часто называют орбитальным( рис 3.10).

Рис. 3.10. Орбитальный способ

Наблюдая спутник с двух станций — с известными координатами и неизвестными, мы можем вычислить треугольник и определить неизвестные координаты определяемой станции. В этом случае, поскольку положение на орбите определяется в небесной механике относительно центра масс Земли, появляется возможность попутно определить и положение центра масс. Однако в силу ряда причин в первую очередь в силу неоднородности гравитационного ноля, орбита спутника не является правильной эллиптической орбитой, а непрерывно эволюционирует. Поэтому, чтобы знать точно положение спутника в пространстве, надо ввести поправки за влияние гравитационного поля, сопротивление атмосферы, световое давление и т.п. Для этого в свою очередь надо знать точно гравитационное поле Земли, его систематические и аномальные отклонения от однородности. Но метод позволяет решить и обратную задачу: по отклонениям наблюденных положений спутника от невозмущенных, каковые имел бы он при центральном гравитационном ноле, установить основные характеристики гравитационного поля, его отклонения от центрального, а также определить основные элементы фигуры Земли, ее сжатие и региональные отклонения от правильного эллипсоида вращения.

3.3.5. 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.

Примеры геодезических спутников: «Эхо-1», «Эхо-2», «Пагеос», «Анна 1-В», «Геос-А», «Геос-В», «Эксплорер-22», «Эксплорер-27», «Диадем-1», «Диадем-2», «Пеоль».