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Medición de distancia por láser por satélite

Sistema de medición de distancia por láser del observatorio geodésico de Wettzell, Baviera

En la medición de distancias por láser por satélite ( SLR ), una red mundial de estaciones de observación mide el tiempo de ida y vuelta de pulsos de luz ultracortos hacia satélites equipados con retrorreflectores . Esto proporciona mediciones de distancia instantáneas con una precisión de nivel milimétrico que se pueden acumular para proporcionar una medición precisa de órbitas y una gran cantidad de datos científicos importantes. El pulso láser también puede reflejarse en la superficie de un satélite sin retrorreflector , que se utiliza para rastrear desechos espaciales. [1]

La medición de distancias por láser mediante satélite es una técnica geodésica probada con un potencial significativo de realizar importantes contribuciones a los estudios científicos del sistema Tierra/atmósfera/océano. Es la técnica más precisa disponible actualmente para determinar la posición geocéntrica de un satélite terrestre, lo que permite la calibración precisa de altímetros de radar y la separación de la deriva de la instrumentación a largo plazo de los cambios seculares en la topografía del océano.

Su capacidad para medir las variaciones a lo largo del tiempo en el campo gravitacional de la Tierra y para monitorear el movimiento de la red de estaciones con respecto al geocentro, junto con la capacidad de monitorear el movimiento vertical en un sistema absoluto, lo hace único para modelar y evaluar el cambio climático a largo plazo al: [2]

SLR proporciona una capacidad única para la verificación de las predicciones de la teoría de la relatividad general , como el efecto de arrastre de marco .

Las estaciones SLR forman una parte importante de la red internacional de observatorios geodésicos espaciales , que incluyen los sistemas VLBI , GPS , DORIS y PRARE. En varias misiones críticas, SLR ha proporcionado redundancia a prueba de fallos cuando otros sistemas de seguimiento radiométrico han fallado.

Historia

Avistamiento de satélites con láser en el observatorio de Lustbühel , cerca de Graz (Austria)

La NASA realizó por primera vez mediciones de distancia por láser a un satélite cercano a la Tierra en 1964, con el lanzamiento del satélite Beacon-B. Desde entonces, la precisión de la medición, impulsada por las exigencias científicas, ha mejorado en un factor de mil, pasando de unos pocos metros a unos pocos milímetros, y se han lanzado más satélites equipados con retrorreflectores.

En el marco de los programas espaciales estadounidense Apolo y soviético Lunokhod se instalaron varios conjuntos de retrorreflectores en la Luna . Estos retrorreflectores también se miden periódicamente ( medición de distancia por láser lunar ), lo que permite obtener mediciones muy precisas de la dinámica del sistema Tierra/Luna.

Durante las décadas siguientes, la red mundial de medición por láser por satélite se ha convertido en una potente fuente de datos para los estudios de la Tierra sólida y sus sistemas oceánicos y atmosféricos. Además, el SLR proporciona una determinación precisa de la órbita para las misiones de altímetros radar a bordo de vehículos espaciales que cartografían la superficie del océano (que se utilizan para modelar la circulación oceánica global), para cartografiar los cambios volumétricos en las masas de hielo continentales y para la topografía terrestre. Proporciona un medio para la transferencia de tiempo global en tiempos subnanosegundos y una base para pruebas especiales de la teoría de la relatividad general.

El Servicio Internacional de Telemetría Láser fue creado en 1998 [9] por la comunidad mundial de SLR para mejorar las actividades de investigación geofísica y geodésica, reemplazando a la anterior Subcomisión de Telemetría Láser y Satélite del CSTG.

Aplicaciones

Los datos del SLR han proporcionado el modelo de referencia del campo gravitatorio de longitud de onda larga, de gran precisión y estándar, que respalda la determinación precisa de la órbita y proporciona la base para estudiar las variaciones gravitacionales temporales debidas a la redistribución de la masa. La altura del geoide se ha determinado en menos de diez centímetros en longitudes de onda largas de menos de 1500 km.

El SLR proporciona determinaciones precisas en mm/año del movimiento de la estación de deriva tectónica a escala global en un marco de referencia geocéntrico. Combinados con modelos de gravedad y cambios decenales en la rotación de la Tierra, estos resultados contribuyen a modelar la convección en el manto terrestre al proporcionar restricciones sobre los procesos internos relacionados con la Tierra. La velocidad de la estación fiducial en Hawái es de 70 mm/año y coincide estrechamente con la velocidad del modelo geofísico de fondo.

Lista de satélites

Lista de satélites pasivos

Se pusieron en órbita varios satélites dedicados a la medición de distancias por láser: [10]

Lista de satélites compartidos

Varios satélites llevaban retrorreflectores láser, compartiendo el bus con otros instrumentos:

Véase también

Referencias

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Lectura adicional

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