Геодезические искусственные спутники Земли

Вокруг Земли, помимо спутников GPS NAVSTAR и ГЛОНАСС, вра­щаются искусственные спутники, предназначенные исключительно для решения задач высшей геодезии и геодинамики. Эти спутники наблюда­ют Методом Лазерной Локации — Satellite Laser Ranging (SLR). Каж­дый такой спутник представляет собой массивный металлический шар диаметром около полуметра. На поверхности спутника укреплены угол­ковые (трипельпризменные) отражатели. Именно до этих отражателей и измеряют дальности с помощью спутниковых лазерных дальномеров, установленных на станциях слежения. Станции слежения более или ме­нее равномерно расположены на континентах и на близэкваториальных островах Тихого, Индийского и Атлантического океанов, типа Гавайс­ких островов и острова Сан Диего. На территории России имеются не­сколько таких станций слежения. Ошибка измерения дальности от спут­никового лазерного дальномера до спутника имеет порядок одного сан­тиметра в зависимости от точности самого лазерного светодальномера.

Для того, чтобы привести конкретные примеры, кратко опишем гео­дезические спутники двух типов — спутники LAGEOS и спутники ЭТА­ЛОН. Существуют и другие спутники, предназначенные для решения задач геодезии и геодинамики.

Американский спутник LAGEOS — Laser GEOdinamic Satellite - представляет собой сферу диаметром в 60 сантиметров и массой в 411 килограммов. На сорока процентах поверхности спутника расположено4 уголковых (трипельпризменных) отражателя. Существуют два спутника типа LAGEOS. Каждый спутник вращается на орбите высотой в 12270 километров, период обращения равен 3 часам и 45 минутам, угол наклона орбиты к плоскости экватора равен примерно 109,9 градусам.

Существуют два российских (советских) спутника ЭТАЛОН. Конструкция спутника ЭТАЛОН аналогична конструкции спутника LAGEOS. Принципиальное отличие спутников ЭТАЛОН состоит в следующем. Спутники ЭТАЛОН расположены на орбитах, высота которых над земной поверхностью равна высоте орбит спутников ГЛОНАСС, то есть высоте примерно 19 тысяч километров. Это позволяет изучать гравитационное поле Земли именно на высоте движения спутников ГЛОНАСС. Это позволяет создавать «рабочие» модели гравитационного поля Земли именно на той высоте, на которой движутся спутники ГЛОНАСС. Это позволяет уточнять модели движения спутников ГЛОНАСС в гравита­ционном поле Земли путем интерполяции и экстраполяции. И именно в этом состоит одно из преимуществ ГЛОНАСС в сравнении с GPS NAVSTAR.

Наблюдая спутники LAGEOS и ЭТАЛОН методом лазерной локации, получают координаты станций слежения — спутниковых лазерных даль­номеров — в геоцентрической системе координат с ошибкой порядка сан­тиметра. Следовательно, метод лазерной локации позволяет создавать высокоточную глобальную геодезическую сеть. Длины сторон и ориен­тировка сторон этой высокоточной глобальной сети задают масштаб и ориентировку региональных и локальных геодезических сетей. Движе­ние спутника LAGEOS и спутника ЭТАЛОН чувствительно к изменени­ям в скорости суточного вращения Земли и чувствительно в движению полюса. Другими словами, из результатов наблюдений этих спутников можно получать параметры вращения Земли. Так и делают, но точность таких определений получается более низкой по сравнению с методом РСДБ.