Задачи и методы космической геодезии. Развитие опорной геодезической сети. Определение координат ИСЗ и ракет

Введение.

Задачи и методы космической геодезии.

Космическую геодезию принято считать новым разделом геодезии. Её развитие началось после запуска первого искусственного спутника Земли.

Для определения размеров и формы Земли с давних пор еще с середины XVIII века использовали Луну, но Луна слишком далеко от Земли, поэтому точность определения фигуры Земли была низкой. В дальнейшем разработали ряд способов наблюдения Луны для целей геодезии:

- использование солнечных затмений;

- покрытие звезд Луною

- фотографирование Луны на фоне звездного неба с помощью специальных фотоустановок, разработанных академиком Михайловым А. А.

Хотя методы наблюдения Луны были доведены до совершенства, но ошибка была порядка 300 метров. В 1957 году Михайлов писал, что в будущем Луну заменит искусственный  спутник Земли.

Рис.1

Еще в 20-х годах этого столетия  греческий геодезист Афанасиадис для установления геодезической связи между о. Крит и Африкой предложил на большую высоту поднять 3 светящиеся цели. Идея данного метода заключается в решении прямых и обратных засечек.

На исходных пунктах измеряются горизонтальные углы на светящиеся цели, расстояния между пунктами известно. Вычисляют координаты точки .

В СССР к запуску первого ИСЗ были организованы станции оптического наблюдения ИСЗ в 66 пунктах. Наблюдают спутник одновременно с нескольких станций, одновременно осуществляются  фотографирование спутника на фоне звездного неба. Оптические методы имеют существенный недостаток – погодные условия, поэтому получили бурное развитие Радиотехнические методы наблюдения за ИСЗ.

Искусственные спутники Земли нашли широкое применение в геодезии, метеорологии, геофизике, навигации и других отраслях.

Методы космической геодезии используют:

- развитие опорной геодезической сети, включая создание Мировой геодезической сети;

- определение координат ИСЗ ракет по наблюдениям с наземных станций;

- определение координат надводных и подводных кораблей и самолетов с ИСЗ или на ИСЗ;

- обеспечение картографирования удаленных и труднодоступных территорий;

- изучение внешнего гравитационного поля и размеров Земли.

Развитие опорной геодезической сети.

Практически все страны имеют свою опорную сеть, но соединить их в единую систему – задача невыполнимая, т.к. используются разные системы координат (исходные геодезические даты и свой референц - эллипсоид)

Применение ИСЗ позволяет получать координаты пунктов в любой точке земной поверхности, что создает возможность получить Единую мировую систему координат. Ее создание позволит решить следующие задачи:

- привести в единую систему все существующие геодезические сети;

- осуществить геодезическую привязку всех островов и различных объектов;

- производить периодический контроль за положением отдельных точек земной поверхности;

- уточнить радиус Земли, большую и малую полуось Земли и др.

Определение координат ИСЗ и ракет.

Какой бы точной не была теория движения ИСЗ и ракет, запускаемых в космос, но их движение, могут изменить траекторию полета. Орбиты полета должны уточняться по результатам наблюдения их с Земли.

Определение координат подводных и надводных кораблей и самолетов. Для этого создаются навигационные спутниковые системы (США, «Навстар», при полном развертывании 18 ИСЗ). Эта система включает в себя определенное число спутников, которые движутся по орбитам, их координаты в любой момент времени известны. Транспортные средства оснащаются специальной аппаратурой для наблюдения ИСЗ. По наблюдениям они могут определить свое местоположение.

Навигационная спутниковая система должна обеспечить одновременное наблюдение минимум 4-х спутников в любой точке Земли. Спутник-спасатель Космос-1383 играет важную роль в осуществлении международного проекта создания системы обнаружения терпящих бедствие судов и самолетов. С 1982 года с его помощью обнаружено более десятка потерпевших катастрофу самолетов. Другие направления.   - С целью прогнозирования различных стихийных бедствий и своевременного предупреждения населения созданы различные космические системы «Метеор»- в СССР, на базе спутников «Тирос» и «Нумбус» - США.   Точное определение направлений перемещения ураганов можно определить по наблюдениям с ИСЗ.

- Обеспечение топографическими картами всех территорий Земного шара. Задача обороноспособности страны с помощью ИСЗ (используя современные средства фотографирования) получить снимки любого участка, а затем получить интересующие нас карты.

- Спутник движется на орбите под воздействием силы притяжения Земли, которая определяется гравитационным полем Земли. Проведя наблюдения ИСЗ и определив его координаты можно определить и уточнить гравитационное поле Земли.

- В последнее время стало бурно развиваться спутниковое нивелирование. Это позволяется уточнить форму Земли. На спутниках устанавливают специальный лазерный или радиотехнический высотомер (альтиметр).

- Открыты новые месторождения  полезных ископаемых, правильнее можно спланировать севообороты, пастбища и т.д.