ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИПМех РАН |
||
В настоящее время разработка в России проекта для высокоточного определения параметров гравитационного поля Земли представляется необходимой. Особый интерес в исследованиях по повышению точности измерения геодезических и гравитационных эффектов представляют кластеры связанных между собой радиосвязью космических аппаратов. Такой проект будет иметь как фундаментальное, так и прикладное значение. Помимо получения карты гравитационного поля Земли высокого разрешения, проект актуален для исследования полярных областей Земли, изучения распределения и перемещения масс во внешних геосферах Земли (атмосфере, континентальной гидросфере и океанах, литосфере), мониторинга процессов подготовки крупных землетрясений, поиска нефтегазовых месторождений. В отличие от существующих зарубежных проектов (GRACE, GRALE (NASA), GOCE (ESA) и готовящихся к запуску (GRACE Follow On (NASA) отечественный проект, предназначенный для гравитационных измерений, будет использовать систему лазерной интерферометрии (TDI, Time Delay Interferometry), где оба спутника будут одновременно являться как активным, так и пассивным. Однако проведение такого эксперимента немыслимо без моделирования орбитального движения аппаратов. Измерение флуктуаций расстояния между аппаратами с точностью до нанометров при расстоянии между ними в сотни километров накладывает серьезные ограничения на их баллистическое обеспечение. Поэтому в данном докладе основное внимание уделено проблеме построения высокоточных орбит, которое предлагается проводить с помощью численного моделирования. При этом в дифференциальных уравнениях движения спутника в первую очередь учитывается главный возмущающий фактор – влияние несферичной структуры гравитационного поля Земли. Повышение требований к точности описания гравитационного потенциала Земли, представленного в виде ряда сферических функций, влечет за собой увеличение числа учитываемых гармоник в таком разложении. В настоящее время модель EGM (Earth Gravitational Model) 2008 полна до 2159 степени и порядка сферических функций. Учет такого количества гармоник при использовании численного моделирования сопряжен с большими трудностями его реализации. Для этого необходим устойчивый и экономичный алгоритм вычисления гравитационного потенциала Земли и его производных. В качестве такого алгоритма был выбран алгоритм Беликова, позволяющий сократить время счета по сравнению с широко используемым алгоритмом Каннингема и существенно сокращающий объем необходимой оперативной памяти ЭВМ с одновременным повешением точности получаемых результатов при заданном числе учитываемых гармоник в разложении геопотенциала. В данной работе использовано моделирование движение аппаратов на основе модели EGM96 полной до 360 степени и порядка разложения. Показана способность алгоритма Беликова выполнять такую задачу без существенной потери точности и небольших затратах вычислительных мощностей. Представлены результаты такого моделирования. Для оценки тормозного воздействия атмосферы на космические аппараты произведен расчет плотности атмосферы в точке местоположения аппарата согласно модели NRLMSISE-00 – стандартной модели согласно US Naval Research Laboratory (NRL), являющейся международной моделью атмосферы для космических исследований. На основе моделирования сформулированы критерии, которым должна удовлетворять аппаратура (TDI-интерферометр) для прецизионного измерения расстояния между космическими аппаратами, и произведен оптимальный выбор пространственной конфигурации группировки для решения научных задач проекта и возможности его технической реализации.