Lazer ölçümleri uzaydaki enkazın izlenmesine ve su kütlelerinin gözlemlenmesine yardımcı olur

Dünyanın yerçekimi alanı ile uyduların ve uzay enkazlarının yörüngelerinin ortak noktası nedir? Dünya’nın çekim alanı, uzaydaki yoldaşlarımızın yörüngelerini etkilerken, yörüngelerdeki değişiklikler de çekim alanındaki değişiklikler ve dolayısıyla mevcut su kütleleri hakkında sonuçlara varılmasına olanak sağlıyor.

COVER projesinde, TU Graz’daki Jeodezi Enstitüsü artık uydular kullanılarak yapılan yerçekimi alanı ölçümlerini uydu lazer menzili (SLR) ölçüm yöntemiyle birleştirdi, böylece hem yerçekimi alanı hesaplamalarını hem de uzaydaki nesnelerin gözlemlenmesini ve yörünge tahminlerini sürdürülebilir bir şekilde geliştirdi. .

Sonuçlar, Jeodezi Enstitüsü’nün ücretsiz olarak sağladığı yerçekimi kurtarma nesne yönelimli programlama sistemi (GROOPS) yazılımına dahil edilmiştir. GitHub.

Dünyanın uzun dalga yerçekimi alanının hassas çözünürlüğü

“Grace, Grace Follow-on ve daha önce GOCE uydu görevleri, Dünya’nın yerçekimi alanının hesaplanması için gerçekten değerli veriler sağladı. Ancak, kıtasal büyüklükteki kütleleri kapsayan yerçekimi alanının uzun dalga boyu, çok iyi bir şekilde çözülemez. Bu görevleri kullanarak” diyor TU Graz Jeodezi Enstitüsü’nden Sandro Krauss.

SLR ile yapılan ölçümler ise bu uzun dalga boyundaki kısmı çok hassas bir şekilde çözebilmektedir. Bunu yapmak için, SLR istasyonlarından oluşan bir ağ, yayılan lazer ışığını yansıtan retroreflektörlere sahip bir uyduya lazeri yönlendirir. Seyahat süresi ölçülerek uyduların konumları santimetre mertebesinde belirlenebiliyor ve çoklu ölçümlerle Dünya yüzeyindeki kütle değişimlerinden kaynaklanan yörünge değişiklikleri de tespit edilebiliyor.

“SLR’yi diğer uydu ölçüm yöntemleriyle birleştirirseniz, yerçekimi alanının tüm dalga boylarını hassas bir şekilde çözebildiğiniz için yerçekimi alanı çok daha doğru hesaplanabilir. Bu, Dünya üzerinde mevcut su kütlelerini daha ayrıntılı olarak belirlememize olanak tanır.

“Aynı zamanda ölçümlerden elde edilen verileri kullanarak uyduların ve uzay enkazlarının konumlarını çok daha iyi tahmin edebiliyor, konumlarını belirleyebiliyor, SLR ile haritalandırabiliyor ve gelecekteki yörüngelerini çok hassas bir şekilde tahmin edebiliyoruz, bu da yörüngede daha fazla güvenliğe katkı sağlıyor. “

Şu anda Dünya’nın etrafında dönen, boyutları 10 santimetreden büyük yaklaşık 40.000 parça uzay enkazı nesnesi var; 1 santimetre ve daha büyük olan yaklaşık 1 milyon parça var. Yaklaşık 30.000 km/saat hızla gidiyorlar ve hepsi aynı yönde uçmuyorlar.

Bu nedenle bir çarpışma oldukça büyük bir etkiye sahip olacak ve uyduları yok edecek ve uzay istasyonlarındaki veya diğer insanlı uzay araçlarındaki insan yaşamını tehlikeye atacaktır. Bu, tüm nesnelerin yörüngelerini belirlemeyi ve gelecekteki yörüngelerini mümkün olduğunca doğru bir şekilde tahmin etmeyi daha da önemli hale getiriyor.

Kilometre yerine santimetre

Radar ölçümleri şu anda tüm uzay enkazı nesnelerini izlemek için kullanılıyor, ancak bunların doğruluğu sınırlıdır. Ve mevcut yörünge tahminleri, yalnızca birkaç kilometreye kadar doğru olmalarından da zarar görüyordu. Bu daha sonra onları bulmayı daha da zorlaştırdı. Avusturya Bilimler Akademisi’nin Lustbühel Gözlemevi’ndeki Uzay Araştırma Enstitüsü’nün Uydu Lazer Ölçüm İstasyonu ile birlikte burada belirleyici bir ilerleme kaydedildi.

Jeodezi Enstitüsü, bir uydunun veya enkazın konumunu yaklaşık 100 metre hassasiyetle belirlemek için kullanılabilen kendi kuvvet modellerini kullandı. Bu, ölçüm lazeri ile bunların tam olarak takip edilmesini ve kaydedilmesini kolaylaştırdı. Sonraki uçuşlar sırasında yapılan daha fazla ölçüm, yörüngenin nasıl davrandığına dair daha doğru bir resim sağladı ve bu da araştırmacıların tahminlerini geliştirmesine olanak sağladı.

TU Graz Jeodezi Enstitüsü’nden Torsten Mayer-Gürr, “Yörünge tahmini için uydulardaki tüm kuvvetleri modellememiz gerekiyor” diyor. “Bu aynı zamanda su gibi kütlelerin varlığından etkilenen Dünya’nın çekim kuvvetini de içeriyor.

“Yörünge modellememizin SLR ölçümleriyle birleşimi artık herkesin ücretsiz olarak erişebildiği GROOPS yazılımımızda çok daha doğru hesaplamalara olanak sağlıyor. Bildiğimiz kadarıyla yerçekimi alanı tespiti için bu kadar kapsamlı bir paket sunan tek kişi biziz, Yörünge belirleme ve SLR işleme ücretsizdir.

“Bu açık kaynak erişiminin bizim için bir avantajı var; bir şeyin iyileştirilmesi gerekiyorsa çok hızlı bir şekilde geri bildirim alıyoruz.”