Проект геофизического микроспутника

В настоящее время одной из самых актуальных проблем является измерение гравитационных полей Земли (ГПЗ) и других планет Солнечной системы. В последнее время были созданы и реализованы такие проекты как CHAMP, GRACE и GOCE.
Проект CHAMP (Challenging Minisatellite Paylod). В 2000 году в рамках данного проекта запущен специальный КА, оснащенный акселерометрами, GPS приемниками и прочей измерительной аппаратурой. Накоплен огромный объем информации, которая использована для разработки моделей гравитационного потенциала, описанных в большом числе публикаций, в том числе - представленных на сайте Центра наук о Земле в Потсдаме (GeoForschungsZentrum Potsdam) [1]. По литературным данным разработанные модели обеспечивают определение ускорения силы тяжести с погрешностью не хуже 5 mGal при пространственном разрешении 400 км.
Проект GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment). В рамках этого проекта в 2002 году запущены 2 идентичных КА, разнесенные на расстояние 220 км. КА оснащены сходной аппаратурой, а также СВЧ дальномером (для высокоточного измерения расстояния между спутниками) и отражателями лазерного излучения для контроля положения КА с помощью дальномеров с Земли. По сравнению с CHAMP разрешающая способность аппаратуры повышена примерно в 2 раза [2].
Проект GOCE (Global Ocean Circulation Experiment). Запуск КА в рамках данного проекта был осуществлен в 2009 году. КА GOCE оснащен тремя парами трехосных градиентометров, разнесенных на расстояние 0,5 м, 12-канальным GPS-приемником, лазерным отражателем. Ожидается, что погрешность восстановления ускорения силы тяжести будет уменьшена до 1 mGal при пространственном разрешении 100 км [3].
Основным недостатком этих проектов являются баллистические методы измерений ГПЗ. Таких недостатков не имеет радиочастотный метод измерений, который получил название радиофизический.
Предложенная схема геофизического микроспутника позволит реализовать дифференциальный и интегральный радиофизический метод, что должно обеспечить измерение не только ускорения свободного падения, но усовершенствовать математическую модель гравитационного потенциала Земли в виде разложения по сферическим гармоникам, которая отличается от известной тем, что коэффициенты разложения в ряд по полиномам Лежандра определяются посредством гравитационного смещения частоты сигнала для источника электромагнитного излучения радиодиапазона.
Геофизический микроспутник предназначен для измерения параметров гравитационного и магнитного полей Земли при помощи радиофизического метода. С целью использования этого метода была разработана и защищена патентом оригинальная конструктивно-компоновочная схема микроспутника. Такая схема обеспечивает гравитационную ориентацию микроспутника и разнесение в пространстве двух навигационных приемников, что необходимо для применения радиофизического метода. Это также позволит отказаться от активной системы ориентации и обеспечить круглосуточное освещение панелей солнечных батарей на солнечно-синхронных орбитах.

Список литературы
1. Reigber, Ch., Luehr, H. and Schwintzer, P. CHAMP Mission Status// Advances in Space Research, Vol. 30, No. 2, pp. 129-134, 2002 (см. также http://www.gfz-potsdam.de).
2. Zhu, S, Reigber, C, Konig, R Integrated adjustment of CHAMP, GRACE, and GPS data// JOURNAL OF GEODESY, Sept. 2004, Vol. 78, Issue 1-2, pp103-108 (см. также на сайте http://www.csr.utexas.edu/grace/publications/citation.html).
3. Rebhan, H., Aguirre M., Johannessen J., (2000). The Gravity Field and Steady-Stat Ocean Circulation Explorer Mission – GOCE// ESA Earth Observation Quarterly 66: 6-11 (см. на сайте http://www.esa.int/esaLP/GTCVCKSC_LPgoce_0.html .pdf, 311 KB).