Satelita balon

Balon satelitarny , czasami określany jako " satelita ", jest napełniany gazem po umieszczeniu go na orbicie .

Satelity balonowe Echo 1 i Echo 2

Pierwszym obiektem latającym tego typu było Echo 1 , które 12 sierpnia 1960 roku zostało wystrzelone przez Stany Zjednoczone na orbitę o wysokości 1600 kilometrów (990 mil). Pierwotnie miał kulisty kształt mierzący 30 metrów (98 stóp), z cienką, pokrytą metalem plastikową skorupą wykonaną z Mylaru . Służył do testów jako „pasywny” komunikacyjny i geodezyjny .

Jeden z pierwszych kontaktów radiowych z wykorzystaniem satelity zakończył się sukcesem w odległości prawie 80 000 kilometrów (50 000 mil) (między wschodnim wybrzeżem Stanów Zjednoczonych a Kalifornią). Zanim Echo 1 spłonęło w 1968 roku, pomiary jej orbity wykonane przez kilkadziesiąt stacji ziemskich poprawiły naszą wiedzę o dokładnym kształcie planety prawie dziesięciokrotnie. ^{[ potrzebne źródło ]}

Jego następcą był podobnie zbudowany Echo 2 (1964 do około 1970). Ten satelita okrążał Ziemię około 400 kilometrów (250 mil) niżej, nie pod kątem 47 °, jak Echo 1, ale po orbicie polarnej o średnim kącie 81 °. Umożliwiło to kontakt radiowy i pomiary na wyższych szerokościach geograficznych. W kontrolach orbity Echo w celu analizy zakłóceń na jej orbicie iw polu grawitacyjnym Ziemi wzięło udział od trzydziestu do pięćdziesięciu profesjonalnych stacji naziemnych, a także około dwustu astronomów amatorów na całej planecie w stacjach „Moonwatch”; te przyczyniły się do około połowy wszystkich obserwacji.

Zasięg fal radiowych, widoczność

Twierdzenie Pitagorasa pozwala nam łatwo obliczyć, jak daleko satelita jest widoczny na tak dużej wysokości. Można ustalić, że satelita na orbicie o długości 1500 kilometrów (930 mil) wznosi się i zachodzi, gdy odległość pozioma wynosi 4600 kilometrów (2900 mil). Jednak atmosfera powoduje, że liczba ta nieznacznie się zmienia. Tak więc, jeśli dwie stacje radiowe są oddalone od siebie o 9 000 kilometrów (5600 mil), a orbita satelity przebiega między nimi, mogą one być w stanie odbierać wzajemnie odbite sygnały radiowe, jeśli sygnały są wystarczająco silne.

Widoczność optyczna jest jednak niższa niż fal radiowych, ponieważ

satelita musi być oświetlony przez słońce
obserwator potrzebuje ciemnego nieba (to znaczy musi znajdować się we własnym cieniu Ziemi po zmierzchowej lub nocnej stronie planety)
jasność kuli zależy od kąta między padającym światłem a obserwatorem (patrz fazy księżyca )
jasność kuli jest znacznie zmniejszona, gdy zbliża się ona do horyzontu, ponieważ ekstynkcja atmosferyczna pochłania aż 90% światła

Mimo to nie ma problemu z obserwacją latającego ciała, takiego jak Echo 1, do precyzyjnych celów geodezji satelitarnej, do wysokości 20 °, co odpowiada odległości 2900 kilometrów (1800 mil). Teoretycznie oznacza to, że odległości do 5000 kilometrów (3100 mil) między punktami pomiarowymi można „pokonywać”, aw praktyce można to osiągnąć na odległości do 3000–4000 kilometrów (1900–2500 mil).

Więcej informacji na temat wizualnych i fotograficznych obserwacji jasnych satelitów i balonów oraz ich wykorzystania geodezyjnego można znaleźć w Echo 1 i Pageos .

Inne satelity balonowe

skonstruowano dwa lub trzy satelity serii Explorer jako balony (ewentualnie Explorer 19 i 38). ^{[ określ ]}

Echo 1 było uznanym sukcesem inżynierii radiowej, ale pasywna zasada telekomunikacji (odbicie fal radiowych od powierzchni balonu) została wkrótce zastąpiona systemami aktywnymi. Telstar 1 (1962) i Early Bird (1965) były w stanie transmitować jednocześnie kilkaset kanałów audio, oprócz programu telewizyjnego wymienianego między kontynentami.

Geodezja satelitarna z Echo 1 i 2 była w stanie spełnić wszystkie oczekiwania nie tylko przez planowane 2-3 lata, ale przez blisko 10 lat. Z tego powodu NASA wkrótce zaplanowała wystrzelenie jeszcze większego 40-metrowego balonu Pageo. Nazwa pochodzi od „pasywnego satelity geodezyjnego” i brzmi podobnie do „Geos”, odnoszącego sukcesy aktywnego satelity elektronicznego z 1965 roku.

Pageos i globalna sieć

Test inflacji PAGEOS

Pageos został specjalnie uruchomiony dla „globalnej sieci geodezji satelitarnej ”, która do 1973 roku zajmowała około 20 pełnoetatowych zespołów obserwacyjnych na całym świecie. W sumie zarejestrowali 3000 użytecznych klisz fotograficznych z 46 stacji śledzących za pomocą skalibrowanych, całkowicie elektronicznych BC-4 kamery (1:3 / ogniskowa 30 i 45 cm (12 i 18 cali)). Na podstawie tych obrazów byli w stanie obliczyć pozycję stacji w trzech wymiarach z dokładnością do około 4 metrów (13 stóp). Koordynatorem tego projektu był profesor Hellmut Schmid z ETH Zurich .

W Europie znajdowały się trzy stacje globalnej sieci: Catania na Sycylii , Hohenpeißenberg w Bawarii i Tromsø w północnej Norwegii. Do ukończenia sieci nawigacyjnej potrzebne były dokładne pomiary odległości; zostały one zrobione na czterech kontynentach iw całej Europie z dokładnością do 0,5 milimetra (0,020 cala) na kilometr.

Globalna sieć umożliwiła obliczenie „daty geodezyjnej” (geocentrycznej pozycji systemu pomiarowego) na różnych kontynentach z dokładnością do kilku metrów. Na początku lat siedemdziesiątych można było obliczyć wiarygodne wartości prawie 100 współczynników ziemskiego pola grawitacyjnego.

1965-1975: Sukces z migającymi światłami ostrzegawczymi

Jasne satelity balonowe są dobrze widoczne i można je było zmierzyć na drobnoziarnistych (mniej czułych) kliszy fotograficznej, nawet na początku podróży kosmicznych, ale były problemy z dokładną chronometrią toru satelity. W tamtych czasach można było to ustalić tylko w ciągu kilku milisekund.

Ponieważ satelity okrążają Ziemię z prędkością około 7–8 kilometrów na sekundę (4,3–5,0 mil / s), błąd czasowy wynoszący 0,002 sekundy przekłada się na odchylenie około 15 metrów (49 stóp). Aby sprostać nowemu celowi precyzyjnego pomiaru stacji śledzących w ciągu kilku lat, około 1960 roku przyjęto metodę migających latarni świetlnych.

Aby zbudować trójwymiarową sieć pomiarową, geodezja potrzebuje dokładnie określonych punktów docelowych, a nie dokładnego czasu. Taką precyzję można łatwo osiągnąć, jeśli dwie stacje śledzące rejestrują tę samą serię błysków z jednego satelity.

wystrzelono małego satelitę elektronicznego Geos (później nazwanego Geos 1 ^{[ wymagane wyjaśnienie ] );} wraz ze swoim towarzyszem Geos 2 , ^{[ wymagane wyjaśnienie ]} przyniósł niezwykły wzrost precyzji.

Od około 1975 roku prawie wszystkie optyczne metody pomiaru straciły na znaczeniu, ponieważ wyprzedził je szybki postęp w elektronicznym pomiarze odległości. Dopiero nowo opracowane metody obserwacji z wykorzystaniem matrycy CCD i wysoce precyzyjne pozycjonowanie gwiazd przez satelitę astrometrycznego Hipparcos umożliwiły dalsze ulepszenia w pomiarach odległości.

Lista satelitów balonowych

Lista satelitów balonowych (posortowana według daty wystrzelenia)
Satelita	Data uruchomienia (UTC)	Rozkład	Masa (kg)	Średnica (m)	Identyfikator NSSDC	Naród	Stosowanie
latarnia morska 1	1958-10-24 03:21	1958-10-24 (niepowodzenie startu)	4.2	3,66	1958-F18	NAS	korowody
latarnia morska 2	1959-08-15 00:31:00	1959-08-15 (niepowodzenie startu)	4.2	3,66	1959-F07	NAS	korowody
Echo 1	1960-08-12 09:36:00	1968-05-24	180	30.48	1960-009A	NAS	pcr, ado, spc, tri
Odkrywca 9	1961-02-16 13:12:00	1964-04-09	36	3,66	1961-004A	NAS	korowody
Odkrywca 19 (AD-A)	19.12.1963 18:43:00	1981-10-05	7.7	3,66	1963-053A	NAS	korowody
Echo 2	1964-01-25 13:55:00	1969-06-07	256	41	1964-004A	NAS	pcr, tri
Odkrywca 24 (AD-B)	1964-11-21 17:17:00	1968-10-18	8.6	3.6	1964-076A	NAS	korowody
STRONY 1	1966-06-24 00:14:00	1975-07-12	56,7	30.48	1966-056A	NAS	tri
PasComSat (OV1-8)	1966-07-14 02:10:02	1978-01-04	3.2	9.1	1966-063A	NAS	pcr
Odkrywca 39 (AD-C)	1968-08-08 20:12:00	1981-06-22	9.4	3.6	1968-066A	NAS	korowody
Balon mylarowy	1971-08-07 00:11:00	1981-09-01	0,8	2.13	1971-067F	NAS	korowody
Qi Qiu Weixing 1	1990-09-03 00:53:00	1991-03-11	4	3	1990-081B	ChRL	korowody
Qi Qiu Weixing 2	1990-09-03 00:53:00	1991-07-24	4	2.5	1990-081C	ChRL	korowody
Balon Naduwany Gazowoj	1991-03-30 (?)				1986-017FJ	RU
Odbłyśnik orbitalny	2018-12-03					NAS	rzeźba

skróty:

ado = obserwacje gęstości atmosfery
pcr = pasywny reflektor komunikacyjny, satelita odbija sygnały mikrofalowe .
spc = obliczenia ciśnienia słonecznego, oszacowanie wpływu wiatru słonecznego na orbitę .
tri = triangulacja satelitarna, pomiar powierzchni Ziemi.

Zobacz też

Źródła