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Alcance láser satelital

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

En el sistema de alcance láser por satélite ( SLR ), una red global de estaciones de observación mide el tiempo de vuelo de ida y vuelta de pulsos de luz ultracortos hasta satélites equipados con retrorreflectores . Esto proporciona mediciones de alcance instantáneas con precisión de nivel milimétrico que se pueden acumular para proporcionar mediciones precisas 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 por satélite con láser es una técnica geodésica comprobada con un gran potencial para realizar importantes contribuciones a los estudios científicos del sistema Tierra, atmósfera y océanos. Es la técnica más precisa disponible actualmente para determinar la posición geocéntrica de un satélite terrestre, lo que permite la calibración precisa de los 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 en el tiempo en el campo gravitatorio de la Tierra y 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 clima a largo plazo. cambiar por: [2]

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

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

Historia

Alcance láser satelital

La NASA realizó por primera vez un alcance láser hacia 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 mil veces, de unos pocos metros a unos pocos milímetros, y se han lanzado más satélites equipados con retrorreflectores.

Se instalaron varios conjuntos de retrorreflectores en la Luna de la Tierra como parte de los programas espaciales estadounidense Apolo y soviético Lunokhod . Estos retrorreflectores también se calibran periódicamente ( alcance láser lunar ), lo que proporciona una medición muy precisa de la dinámica del sistema Tierra/Luna.

Durante las décadas siguientes, la red mundial de telemetría láser por satélite ha evolucionado hasta convertirse en una poderosa fuente de datos para estudios de la Tierra sólida y sus sistemas oceánicos y atmosféricos. Además, SLR proporciona una determinación precisa de la órbita para misiones de altímetro de radar a bordo de vehículos espaciales que mapean la superficie del océano (que se utilizan para modelar la circulación oceánica global), para mapear cambios volumétricos en masas de hielo continentales y para topografía terrestre. Proporciona un medio para la transferencia de tiempo global en subnanosegundos y una base para pruebas especiales de la Teoría de la Relatividad General.

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

Aplicaciones

Los datos SLR han proporcionado el modelo de referencia del campo gravitacional estándar, de alta precisión y de longitud de onda larga que respalda toda la determinación de órbitas de precisión y proporciona la base para estudiar las variaciones gravitacionales temporales debidas a la redistribución de masa. La altura del geoide se ha determinado en menos de diez centímetros en longitudes de onda largas inferiores a 1.500 km.

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 al modelado de la convección en el manto terrestre al proporcionar restricciones sobre los procesos internos relacionados de la Tierra. La velocidad de la estación fiducial en Hawaii es de 70 mm/año y se acerca mucho a la velocidad del modelo geofísico de fondo.

Lista de satélites

Lista de satélites pasivos

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

Lista de satélites compartidos

Varios satélites llevaban retrorreflectores láser y compartían el bus con otros instrumentos:

Ver también

Referencias

  1. ^ Kucharski, D.; Kirchner, G.; Bennett, JC; Lachut, M.; Sośnica, K.; Koshkin, N.; Shakún, L.; Koidl, F.; Steindorfer, M.; Wang, P.; Fan, C.; Han, X.; Grunwaldt, L.; Wilkinson, M.; Rodríguez, J.; Blanco, G.; Vespe, F.; Catalán, M.; Salmins, K.; del Pino, JR; Lim, H.-C.; Parque, E.; Moore, C.; Lejba, P.; Suchodolski, T. (octubre de 2017). "Fuerza de presión de fotones sobre los desechos espaciales TOPEX / Poseidon medida por alcance láser satelital: giro de Topex". Ciencias de la Tierra y el Espacio . 4 (10): 661–668. doi : 10.1002/2017EA000329 .
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Otras lecturas

enlaces externos