آینده ماهواره های ثقل سنجی

شکل 4-1: خطا بر روی گرانش است. ارائه شده M. واتکینز، 2007

آینده ماهواره های ثقل سنجی

آینده ماهواره های ثقل سنجی

تحلیل ها

در 12 تا13 آوریل 2007 همایش بین المللی آینده ماهواره های ثقل سنجی در محل ESA/ESTEC در نوردویک هلند تشکیل شد. حدود 50 تن از اساتید علوم زمین, فیزیک بنیادی و ماهواره های ثقل سنجی شرکت کردند. شرکت کنندگان در همایش به اتفاق آراء موارد زیر را توصیه کردند:
1- GRACE در ارائه سری های زمانی ماهانه از تغییرات میدان ثقل زمین بسیار موفق است. این مجموعه پارامتر ها به ما در مطالعه پدیده های جهانی مانند ذوب شدن توده های عظیم یخ در قطب جنوب و گرینلند و یا تغییرات چرخه آب در جهان کمک می کند.
2- GOCE در سال 2008 به فضا پرتاب شد که انتظار می رود میدان ثقل ثابت جهانی را به همراه ژئویید با دقت بی سابقه و قدرت تفکیک فضایی ارائه دهد. از آن به ویژه به عنوان مرجع در مطالعه جهانی جریان های اقیانوسی با ارتفاع سنجی ماهواره ای استفاده خواهد شد.
a3- با نگاهی به دستاورد های علم و عملکرد ماهواره های GRACE شرکت کنندگان در این همایش به اتفاق نظر از این ایده حمایت کردند که ماموریت ماهواره های GRACE بر اساس مشاهده دائم تغییرات ثقل جهانی باشد. این باید برای کوتاه مدت ( 2011 ) در اولویت باشد.
B3- به موازات تحقیق در مورد خطای نمونه برداری پیشنهادات علمی این است که برای رفع این مشکل افزایش وضوح و دقت مکانی باید در اولویت کارها باشد.
4- الویت های میان مدت بر روی دقت و وضوح بالاتر در فضا و زمان متمرکز شده است. در این مرحله نیاز به:
( 1 ) کاهش سطح عددی فعلی ( پدیده های فرکانس بالا خصوصا سری های زمانی " جزرومد )
( 2 ) از بین بردن اعوجاجات سیستماتیک ( ناشی از حساسیت غیر ایزوتروپیک بستر دریا )
( 3 ) بهبود و تفکیک سیگنال های ژئوفیزیکی مشاهده شده.
دسته بندی عناصر این استراتژی عبارتنداز: سیستم های چند ماهواره ای, روش های بهبود یافته پردازش داده های و مدل سازی سیستم جامع زمین هستند. که این دریچه ای روبه استفاده کارآمد تر در بهبود سیستم های حس گر مانند سیستم های نوری, سیستم های گرانش کوانتومی و کنترل زاویه ای آزاد باز کرده است.
5- استراتژی بلند مدت گراویتی باید بر اساس استفاده از ساعت های پیشرفته زمینی و هوایی ( فضایی ) , سیستم های میکرو ماهواره ای و سیستم های گرانش کوانتومی در فضا استوار باشد.
6- شرکت کنندگان در این همایش از فعالیت ها و تحولاتی که به سمت یک ماموریت ثقل سنجی ماهواره ای سوق داده شود حمایت کردند.
7- نتایج همایش به آژانس های ملی و بین المللی فضایی ارائه خواهد شد.
8- این ابتکار برای هماهنگی فعالیت های آتی و اقدامات در این زمینه در غالب یک فرمان بین المللی و یا گروهی به کار گرفته خواهد شد.
9- ارتباط کمیته نقشه برداری و علوم زمین با جامعه فیزیک بنیادی تاسیس و تقویت شده است.

مقدمه
با عملکرد موفقیت آمیز ماهواره ای GRACE و CHAMP و پرتاب ماهواره GOCE در مدت زمان نزدیک, بنای پیشرفت های قابل توجهی در زمینه های علمی بهره برداری از دانش ثقل جهانی شده است. در همان زمان فن آوری های جدید و بهبود یافته مانند اندازه گیری های لیزر, شتاب سنجی, سنجش موقعیت, سیستم های میکرو نیروی محرکه در ماموریت های ماهواره GRACE در حال توسعه هستند. اگرچه فن آوری ها در غالب آینده ماهواره های ثقل سنجی هنوز هم مورد بحث است, انتظار می رود استفاده از این ماموریت امکان دسترسی به داده های با کیفیت و صحت بالا به همراه رزولوشن فضایی و زمانی بالا را فراهم کند. دستاورد های مهم در زمینه های هیدرولوژی, ژئوفیزیک زمین جامد, اقیانوس شناسی, یخبندان شناسی, درجوامع ژئودزی استفاده خواهدشد که این داده ها بسیار مهم می باشند. در طول سال ها جامعه علمی به با وضوح به این رسیده اند که استفاده از تجهیزات بسیار مهم است از قبیل مدل سازی زمین شناختی, پردازش داده ها, و آنالیز و تفسیر آن ها. این شامل سوالات مربوط به موضوعاتی متنوع حوزه جدایی سیگنال های ژئوفیزیکی و داده های ثقل و نمونه برداری مجدد از داده های زمانی و فضایی, داده های مکمل و غیره .... است. برای این پیشرفت علمی لازم است که یک گام ضروری برای تعریف واقعی ماموریت آینده تجهیزات ثقل سنجی برداشته شود. ایجاد چنین شرایطی با قرار دادن سیستم ها و زیر سیستم ها نقطه شروع و مناسبی برای تحقق این ماموریت است. واضح است که شانس تحقق ماموریت ثقل سنجی زمینی در آینده در گرو حمایت سفت و سخت از سوی جامعه علمی در غالب پیشرفت های مداوم تکنولوژیکی است. این در حالی است که در مکان های مختلف پژوهش, فعالیت های توسعه و برنامه ریزی در حال حاضر آغاز شده است, یک تلاش هماهنگ در همه زمینه ها از جمله علوم زمین, نمایندگان آژانس های فضایی و نمایندگان سازمان های توسعه فن آوری می تواند ارزش این اقدامات ر اثبات کنند. به همین منظور دو روز همایش در مورد آینده ماهواره های ثقل سنجی در 12 و 13 آوریل در ESA/ESTEC نوردویک هلند برگزار شد. با تشکر از ESA/ESTEC به ویژه سازمان دهندگان محلی مایکل کرن, راجر هاگمنز و پیرلوییجی سیلوسترین برای حمایت و تلاش خود در برنامه ریزی و سازماندهی این همایش.
این کارگاه توسط تعداد منتخبی از افراد کلیدی در زمینه های علمی و فن آوری مربوط برگزار شد. ( ضمیمیه1 )
اهداف این همایش عبارتند از:
برای شناسایی مسایل علمی آزاد و چالش ها در زمینه های:

  • استفاده از داده های میدان ثقل زمین در طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی جغرافیایی ( هم در زمینه های کاربردی و هم زمینه های جدید )
  • مدل ژئوفیزیکال از میدان جاذبه زمین
  • پردازش داده های میدان ثقل ماهواره ( قبل از پردازش, کالیبراسون, تصحیحات و غیره. )
  • به منظور بررسی وضعیت پیشرفت های تکنولوژیک به سمت ابزار دقیق برای ماموریت آینده جاذبه , شامل نقش توام با ماموریت های علمی فضایی;
  • برای تهیه پیش نویس ( لیست خرید ) از موضوعات و مسایل مربوط به توسعه یک ماموریت جاذبه زمینی جدید, که باید در سال های آینده مورئ توجه قرار گیرد;
  • یک وسیله ( نقشه راه ) به سوی تحقق مفهوم ماموریت آینده, نشان دادن تمام نقاط عطف که باید توسط هردو جوامع فنی و علمی بدست آید.

این کارگاه حول چهار موضوع اصلی زیر سازماندهی شده بود:

  1. نرم افزارهای ژئوفیزیکی
  2. تفکیک و نمونه برداری مجدد
  3. مفاهیم ماموریت آینده
  4. نامزد فن آوری

هر موضوعی توسط یک یا چند سخنرانی کوتاه به منظور یک مرور کلی از موضوع و تحرک برای موضوعات بعد در نظر گرفته شد. سخنرانان این سخنرانی عبارت بودند از:0

  1. نرم افزارهای ژئوفیزیکی ( جورجس بالمینو )
  2. تفکیک و نمونه برداری مجدد ( سرینیواس بداتپور )
  3. مفاهیم مفهوم آینده ( نیکو اسنیوف )
  4. نامزد فن آوری ( پیر لوییجی سیلوسترین و... )

مباحث به خوبی توسط مارک درینک واتر بسته شد. سهم همه سخنرانان تقدیر بسیار است. یک کپی از تمامی موارد ارائه شده توسط ویراستاران در دسترس است.
ما همچنین میخواهیم تقدیر کنیم از اساتید زیر که یه عنوان رئیس در هر بخش فعالیت کردند:

  1. نرم افزارهای ژئوفیزیکی ( برت ورمرسن )
  2. تفکیک و نمونه برداری مجدد ( ویکتور زلتونیسکی )
  3. مفاهیم مفهوم آینده ( روجر هاگمانس )
  4. نامزد فن آوری ( استیو نرم )

این سند گزارش همایش است. برای هر موضوع یک تیم نوشتاری شامل دو نفر از شرکت کنندگان همایش که به دقیقه دعوت شده بودند برای ارائه گزارش خلاصه فعالیت های انجام شده که به منزله ورودی برای بخش های بعدی بود. ما صمیمانه ممنونیم از تلاش این شرکت کنندگان در جهت نوشتن نکات.
ما واجب می دانیم تشکر کنیم از همه شرکت کنندگان, سخنرانان, افرادی که در کرسی های استادی حضور داشتند, تیم نوشتاری و سازمان دهندگان محلی و همه افرادی که در موفقیت و ساخت این همایش سهمی داشتند.
نرم افزارهای ژئوفیزیکی
معرفی
چرخه آب , گردش آب اقیانوس ها, گردش جو, کاهش حجم توده های یخ, همه در یک مقیاس بزرگ اتفاق هایی هستند که در مقیاس زمان در طی ماه ها و سال ها رخ می دهند. دوباره به جای اول بازگشتن لیتوسفر پس از عقب نشینی به دلیل فشار صفحات قاره ای یخی که در طی 10000 سال رخ داده است باعث توزیع مجدد جرم در مقیاس بزرگ و طولانی در مقیاس های زمانی شده است. فرورفتن صفحات تکتونیکی در منتل زیر مناطق فرورانش و توپوگرافی مرز هسته دو نمونه از خروج از میدان جرم زمین ذر یک تعادل هیدرواستاتیکی فرضی هستند که تغییرات زمان در آن درگیر نیست ( و یا بسیار طولانی تر از یک قرن است ) . همه تکثیر انبوه در میدان جاذبه مانند تولید سیگنال وابسته چه در زمان ورود و یا خروج خود برخی از تغییر شکل های ایده آل هستند. به عنوان نتیجه گیری اندازه گیری های میدان جاذبه زمیم محدود به نتایج مفید مدلسازی هستند.
این چند نمونه را در نظر بگیرید

  • تنظیمات پخی زمین نشان دهنده این واقعیت است که شعاع استوایی حدود 23 کیلومتر بزرگتر از شعاع قطبی است ( تعریف واقعی ازJ2 در نظر گرفتن سه ممان اصلی جرم و اینرسی و شعاع متوسط است ) . این به طور مستقیم روی مدار ماهواره تاثیر می گزارد. در شروع کار با اسپوتنیک با مطالعه مدار ماهواره های مصنوعی ارزش J2 کاملا پاک شده است, تغییرات زمانی که در J2 اشاره شد, سیگنال در 18.6 و 9.3 سال در شرایط استفاده از جزر و مد اقیانوس تعریف کاهش مداوم J2 در دوران رجعت بعد از یخبندان شناسایی و توضیح داده شد. در چند سال گزشته کاهش مداوم سیگنال های اقیانوس شناسی کریوسفر گزارش شده است. رابطه بین طول موج بلند ارتفاع ژئویید با زون های فرورانش با نقاط هات اسپات از مدل های جاذبه درست شد, که این منجر به ارتباط مدل های فیزیکی و پیوند تغییرات ویسکوزیته منتل جانبی با سیگنال های گرانش شد که این مدل ها می توانند دقت و وضوح بالاتر را به ارمغان بیاورند.
  • ترکیبی از داده های سطح اقیانوس, ارتفاع سنجی متوسط از سطح دریا ویک متوسط زمانی مشتق شده برای ماهواره GOCE از ژئویید مفصل ترین ودقیق ترین میانگین جریانات سطحی از اقیانوس های جهان است که در طیف گسترده ای از مقیاس تا کنون تولید شده است.
  • اطلاعات ماهواره GRACE از دست رفتن توده های قابل توجهی از دخیره حوضه آب کنگو در آفریقا بین سال های 2002 تا 2006 را نشان می دهد.
  • افزایش سطح آب دریا ها جزء انبساط حرارتی و ذوب یخ به علت تغییرات شور ی است. قبلا زکر شد که لومبارد و همکاران سال 2007 مانند پارتیشن ترکیبی از داده های ارتفاع سنجی ماهواره ای و ثقل سنجی را در محل داده ها محاسبه کردند.
  • شاید بارز ترین ارزش داده های گرانش متغیر با زمان تخمین تلفات جرم در گرینلند و قطب جنوب با استفاده از داده های ماهواره های GRACE شناخته شده است. در حالی که این تخمین در حال حاضر تصحیح شده است ولی شکی نیست که آن ها در تجزیه و تحلیل تغییرات آب ها کمک شایانی به ما خواهند کرد.

این اطلاعات را نمی توان در یک زمان بدست آورد. پیامدهای بشر سیاره ما را در حال تغییر قرارداده است که این امرمارا در پیش بینی با مشکلاتی به دلیل فعل و انفعالات پیچیده در میان فرآیندهای مختلف مواجه می نماید. به عنوان مثال, به نقل از چهارمین گزارش ارزیابی هیئت بین المللی در مورد تغییرات اقلیمی ( IPCC 2007, http://www.ipcc.ch ) : «گرمایش سیستم آب و هوا در حال حاضر مشاهدات ,هوا ی متوسط و دمای اقیانوس ها, ذوب گسترده برف و یخ, و افزایش سطح دریا جهانی " افزایش مشهودی را نشان می دهد. این گرم شدن کره زمین عواقب بسیاری دارد , که یکی از آنها افزایش سطح آب دریا و خطرات آن را به جوامع ساحلی به گوشزد می نماید. چقدر این گرم شدن کره زمین وبالا آمدن سطح دریا درسرعت بخشیدن به اثر آن بر روی جریان ورقه یخ بستگی دارد: "مدل های مورد استفاده تا به امروز انجام ابهامات در بازخورد چرخه آب و هوا وکربن را شامل نمی شود که عبارتند از اثرات مملو از تغییرات جریان ورقه یخی, زیرا براین اساس یک مقالات منتشر شده هم در وجود ندارد. " ( IPCC 2007 ) . از دست دادن توده به دلیل افزایش جریان ورق یخ دقیقا یکی از مقادیر اندازه گیری شده توسط متغیر در زمان برای تخمین دقت میدان گرانش است. مدل های پیش بینی آب و هوای ما را قادر به تکثیرو تکامل مجزا کردن بالا آمدن سطح دریا به جزء دلایل انبساط حرارتی ( thermosteric ) و با توجه به علاوه جرم با ذوب یخ ( استاتیک ) می باشد. اطلاعات در مورد این سری زمان بسیار مهم است که ارائه شده است, برای اولین بار, با ترکیبی از ارتفاع سنجی ماهواره ای ( TOPEX / POSEIDON, جیسون, 1,2-ERS, ENVISAT, GFO ) , گراویمتری ماهواره ای از اندازه گیری دمای و شوری اقیانوس ها.
بنابراین, زمان برنامه ریزی برای ماموریت های آینده در حال حاضر است زیرا وزن سنجی ماهواره ای چند سال طول می کشد تابررسی شود.که نه GRACE و نه GOCE به احتمال زیاد برای پرواز در سال 2012برای یک ماموریت وزنی سنجی آماده نخواهند شد زیرا تایید ساخت , طراحی, تست و آماده سازی برای راه اندازی جهت گراویمتری ماهواره ای در حال حاضر ثابت شده است که در هر چرخه سالانه داده ها را افزایش می دهد.
3.2 تمرکز علمی:
برای رسیدن به دقت لازم در شناسایی وتوصیف سیگنال نیازمندبه طراحی یک ماموریت در زمان و فضا هست. که به نظر می رسد با تعداد بسیاری از فن آوری ها این عملی باشد: سیستم های ماهواره ای که درچند صد کیلومتر بالاتر از سطح زمین پرواز می کنند بازیابی نمی کنند هر سیگنالی را لذا برای هرمسئله باید حداقل دقت وضوح درنظر گرفته شود, که این مقدار حداقل ایده آل هدف ماموریت می باشدکه بیش از این تفاوت بین الزامات و اهداف "یا" ارزش های مورد نظرمی باشد. علاوه بر این, لازم نیست به طور "جامع" تلاش برای پیش بینی درهر کلاس از سیگنالی که می تواند شناسایی شود انجام شود. از لحاظ طراحان ماموریت با ارائه اطلاعات کافی برای هدفی خاص ساخت شده ویک ماموریت را دنبال می کند, واین کافی است برای دست یافتن و شناسایی چالش برانگیز ترین اهداف علمی , که آنها چالش برانگیز ترین از نقطه نظر فنی , علمی و اجتماعی را نمایش دهد .
واحد مناسب برای گرانش متوسط زمانی, ارتفاع ژئوئید ( میلی متر ) و یا یک شتاب گرانش ( mgal ) است. برای گرانش متغیر با زمان, معمولا واحد ( ارتفاع و یا گرانش شتاب ژئوئید ) نیست اما تغییر جرم واحد مفیدی از جاذبه است. از زمانی که که Wahr و همکاران ( 1998 ) , باواحد ضخامت یک لایه آب, سطح زمین پوشانید, که فرض برحد افقی می باشد که توسط این فیلتر فضایی اعمال می شود ( که میانگین منطقه بیش از گرینلند, متوسط مساحت موضعی مانند یک فیلتر Gaussian, و غیره ) . که واحد جرم است که در اینجا با نماد cmH2O نوشته و بار خوانده می شود که به عنوان "سانتی متر ضخامت آب می باشد, و متمایز از ارتفاع ژئوئید. ارتباط آن با ضرایب geopotential در Wahr و همکاران ( 1998 ) داده شده است.

3.2.1 میدان گرانش متوسط زمانی:

به طور خلاصه, بهبود داده های متوسط گرانش زمانی وابسته به فشار صفحات منتلی در انتقال گرما , ساختار پوسته , گوشته بالایی منتل, صفحات پوسته طبیعی زمین , ازجمله ترانشه ها و کوه می باشدبرای داده گرانش در گردش اقیانوس و تعیین سطح گردش مطلق به ماهواره های ارتفاع سنجی راداری نیاز می باشد.
جدول 3-1, خلاصه ای ازالزامات GOCE, Rummel ( 2005 ) که هنوز هم اهداف مفید میدان گرانش در زمان رابه طور متوسط بازیابی می کند نشان می دهد.

جدول 3-1 میدان گرانش استاتیک، الزامات علمی در آماده سازی برای GOCE

جدول 3-1 میدان گرانش استاتیک، الزامات علمی در آماده سازی برای GOCE

جدول 3-1: میدان گرانش استاتیک, الزامات علمی در آماده سازی برای GOCE, از Rummel ( 2005 )

3.2.2 تغییرات زمانی میدان گرانش :
دراندازه گیری و بهبود میدان گرانش , تغییرات زمانی و روند فصلی, میان مدت و بلند مدت از توده ورقه یخ, حوضچه های آب , تغییرات در حجم کلی اقیانوس ها که بهتراست از نظر تغییرات توده که باعث تغییر در گرانش مگرددونیز بیان شد,تغییر جرم و سپس بیان ضخامت یک لایه نازک از آب بر روی سطح زمین,و موقعیت متفاوت ضخامت مجاز ی بررسی گردد.
در جدول زیر از نظر دقت میزان تغییرات در جرم مورد نیاز , در بیش از 1 سال و یا بیش از 1 ماه به طور متوسط آمده است. شعاع متوسط مفروض درآستانه پایین تر از 300 کیلومتردرنظر گرفته شده است: بسیاری از سیگنال های مورد علاقه با مقیاس های کوتاه وجود دارند, اما بهتر است با مشاهدات غیر جهانی ( محلی ) اندازه گیری شوند. ارزش در قالب. 0.5 ( 0.1 ) نشان داده شده که دقت مفید حداقل, یا هدف قرار دادن دقت و صحت است.

جدول 3-2: دقت مورد نیاز.

جدول 3-2: دقت مورد نیاز.

3.2.3 مکمل داده هابا تفکیک, aliasing , مدلسازی:
این موضوع سزاوار یک بخش کاملا جدا می باشد. با این حال, به این نکته مهم بایستی توجه داشته باشید که گرانش یک انتگرال قدرتمند است: وجود این تغییرات و ترکیب ها با توجه به بسیاری از اثرات که فرآیند ازبین بردن آن دربرآورد مدل های غیر فیزیکی کمک می کند. این , تغییر میدان گرانشی در زمان که با مقیاسهای زمانی کوتاه تر از ماهانه راگریس و CHAMP برآورد متوسط نموده, بانام اجزای دوره طولانی تر درحالبررسی می باشد. همه این مسائل نشان می دهد که نیاز به:
الف ) یک نوع ازداده های اضافی برای کمک به جدا کردن سیگنال های مختلف گرانش وجود دارد؛
( ب ) مدل دقیق از مقیاس های زمانی کوتاه تر از میدان جاذبه؛
( ج ) بهبود مدل های زمین با استفاده از داده های گرانشی جدید
نمونه هایی از عبارت ( الف ) : ارتفاع سنجی راداری برای اندازه گیری شیب سطح دریا نسبت به مبنای افقی توسط یک ماموریت گرانشی در تغییرات زمان ارائه شده در هر دو؛ ارتفاع سنجی یعنی راداری و لیزری برای اندازه گیری تغییرات ورقه یخ بکار می رود.
نمونه هایی از عبارت ( ب ) : مدل متوسط پیش بینی از جو وآب و هوا , محدوده اروپای مرکزی و مدل های اقیانوسی تغییرات هیدرولوژیکی دقیق جهانی در مقیاس های زمانی حداقل کوتاه ( به عنوان مثال, Dobslaw و توماس, 2005؛ رادل و همکاران, 2004 ) .
نمونه هایی از ( C ) :, مدلی با قابلیت تلفیق کردن اطلاعات دادهای دیگر با داده های ماموریت گرانش , شامل رادل و همکاران ( 2004 ) , کیم و همکاران ( 2004 ) , لکنت و همکاران, 2002, و غیره
:de-aliasing تفکیک پذیری و 4
توسط Pieter Visser و Erricos Pavlis.
4.1 مقدمه
نتیجه گیری که ازتعاریف تفکیک و de-aliasing مورد نیاز است. تعاریف مورد بحث زیر می باشد:
1. aliasing به: نقشه برداری از سیگنالهایی با فرکانس های بالاتر بر روی فرکانس های پایین تر تحت نمونه برداری می باشد؛
2. اعوجاج ( خطوط, راه راه ) : اثرات سیستماتیک جغرافیایی ناشی از انتشار - خطا در مشاهدات با توجه به - پیکربندی نمونه ( غیر همسانی, ( نزدیک ) مدار قطبی, رزونانس, الگوی زمین آهنگ ناهمگن, و غیره ) ؛
3. جدایی: تفکیک به تک به تک و انطباق همه اثرات گرانش که ممکن است در ذات سیستم اندازه گیری وجوداشته باشد
در واقع, این تمایز بین تفکیک, و aliasing به خوی آشکارمی باشد, وآن اعوجاج ساخته شده است. بر اساس نتایج GRACE, نمونه ای از aliasing نسبتا درشت کم دقت با سری زمانی C20, و نمونه ای از aliasing فضایی ریز ازنقشه ها میدان گرانش نمایش داده شده است, نمونه ای هم از اعوجاج "خطوط" ( یا trackiness ) در حل گرانش آمده است. صرف نظر از این اقعیت که در روش پردازش مربوطه خطا هایی ظاهرشده اند, در GRACE اعوجاج ها توسط هر خطای سیستماتیک که عمدتا در رزونانس آشکار می شوند ( به عنوان مثال اثرات 15 ضریب کره هارمونیک ) و گروه ایجاد شده ازضرایب هارمونیک کروی با n ≈ m و n و نسبتاٌ بالامی باشد.

شکل 4-1: خطا بر روی گرانش است. ارائه شده M. واتکینز، 2007

شکل 4-1: خطا بر روی گرانش است. ارائه شده M. واتکینز، 2007

در اصل, مقصود هیئت مدیره از ماهواره گرانش, نقشه برداری و مشاهده اثرات یکپارچه گرانش ( استاتیک و زمانی مختلف ) است, که از بسیاری از منابع ( میدان گرانش شبه استاتیک, زمین جامد و اقیانوس جزر و مد, جو, هیدرولوژیکی تغییرات توده یخ های قطبی, "غیر جزر و مد" انتقال جرم اقیانوس, و غیره تشکیل شده است, ) . تجربه های اخیر با GRACE نشان می دهدکه این اصول نظری شناخته شده با دقت و صحت در محصولات میدان گرانش مشتق شده آن است که نه تنها رعایت دقت که در سیستم های ماهواره ای محدود است شده, بلکه - و یا به خصوص - با قابلیت جدا ٌمتفاوتی می باشد. به طور کلی, این جدایی است با کاهش اندازه سیگنال از مشاهدات توسط به اصطلاح مدل پس زمینه و یا de-aliasing که به طور معمول برای در نظر گرفتن توزیع مجدد جرم جزر و مد جوی و اقیانوس تلاش می کند. در سال های اخیر, از جمله مدلهایی که به طور قابل توجهی بهبود یافته است, اما به نظر می رسد هنوز هم به طور کامل به دقت نهایی نرسیده است و لی بهره برداری از مطالب و اطلاعات مشاهدات کافی می باشد. انتظار می رود که محدودیت های اساسی در تبدیل به برای دقیق ترشدن , درنسل دوم سیستم گرانش فضایی که در حال حاضر ارائه شده و مورد بررسی قرار گرفته شده باشد, با وجود بهبود ی که در مدل پس زمینه de -aliasing برای داده ها که نسبت به دیگر تکنیک سنجش از راه دور بهتر است. برای مثال, وقتی با دقت نانومتر SST در مدارگرد های پایین ( ارتفاع 250 کیلومتر ) انجام می شود خطاهای aliasing در جزر و مد اقیانوس سه برابر بزرگتر از خطا بازیابی جاذبه ناشی از نویز در مشاهدات خواهد شد, مقایسه کنید شکل 4-1.
خوشبختانه, بخشی از سیگنال های جزر و مد اقیانوس ها از هم جدا می باشندکه این واقعیتی است که آنها سیگنال های منسجم در فرکانس های شناخته شده هستند. بخش های دیگر, به عنوان مثال, جزر و مد اقیانوس در آبهای ساحلی, بسیار غیر خطی و با مدل دشوار است. سیگنال های دیگر هم هستندهر چند که جدا سازی سیگنال های گرانشی تولیدشده ( به طور موقت ومختلف ) , بسیار دشوار است, از آنجا که فیزیک و مکانیز برخی از آنها هنوز مشخص نشده است ( به عنوان مثال رطوبت خاک, آب جو, و غیره ) .
این پرسش مطرح است که چگونه امکان جدا کردن اجزای مختلف صحیح جاذبه ای از نمونه برداری سیستم های ماهواره ای میدان گرانش در فضا مرتبط با زمان ( 1 ) و ( 2 ) وجود داد؟علاوه بر این, برای ارزیابی اینکه آیا استفاده از سیستم های متمم سنسور در ( 3 ) و زمینی مکمل و داده های ماهواره ای ساخته شده در هوا ( 4 ) , و مدلهای پس زمینه - همانطور که در بالا ذکر شد - همیشه مورد نیاز است.
4.2 نمونه برداری فضائی:
دست یابی به قدرت تفکیک فضایی و پوشش جغرافیایی به هر یک از سیستم های رصد فضایی ارتباط دارد. نتایج بدست آمده بر اساس نمایش GRACE که برای مثال راه حل ماهانه الگوهای مسیر زمین در کیفیت به دلیل تغییر همگن نیست - و گاهی اوقات نامطلوب -. ممکن است استدلال شود ( تکرار ) منجر به عملکرد بهتر ودقیق تر کنترل مدار می شود. یک مسئله مهم مربوط به روش مشاهده خواهد بود, برای مثال مشاهدات یک بعدی ( ( SST ) در ردیابی مدارگردهای پائین ) در مقابل چند بعدی ( "gradiometry یا ماهواره ای ویژه ) . سوال این است که آیا روش های رصد چند بعدی برای مثال تحریف اعوجاج را کاهش می دهد. علاوه بر این, تفاوت در چگونه aliasing در مشاهدات که نیاز به یکپارچه سازی مدار ( به عنوان مثال SST ) در مقابل مشاهدات ( به عنوان مثال gradiometry ) تاثیری خواهد داشت که باید عمیقاٌ مورد مطالعه قرارگیرد.
4.3 نمونه گیری در زمان:
درست مانند مشاهدات دیگر ماهواره ها , واضح است در ماهواره گرانش برای نقشه برداری بایستی رابطه ای بین زمان و مکان ساخته شود. بنابراین سیستم های رصد فضایی گرانش فعلی حساس به تغییرات زمانیدر بازه های کوچک شدند به عنوان مثال 12 ساعته ( به عنوان مثال مدل پس زمینه به منظور کاهش سطح سیگنال از مشاهدات GRACE در این مقیاس زمانی ) . قدرت تفکیک زمانی در چنین سطح را نمی توان در سطح جهان توسط یک ماموریت گرانش تنها به دست آورد. پیشنهاد می شودمطالعات شبیه سازی برای ارزیابی عملکرد ماموریت های آینده انجام گیرد, برای مثال, ماموریت GRACE ازنوع پرواز به طور همزمان,و یکی در یک مدار غیر تکرار و با دوره تکرارخیلی کوتاه انجام شده است. نتایج به دست آمده تا کنون بی نتیجه و تحقیقات بیشتری مورد نیاز است قبل از نتیجه گیری های نهایی وکشیدن طرح.
4.4- سیستمهای سنسور مکمل :
قدرت واهمیت ماهواره های گراویمتری در شناسایی ومطالعات بین ماواره های دیگر آشکار است.بعنوان مثال ماهواره های آلتیمتری اطلاعات جذر ومد اقیانوسی ودیگر مدلهایی که هم اکنون دررابطه بااقیانوس می باشدرا با دقت بالایی بدست می آورد.اگرچه هنوز جائی برای بهبود دردقت وجود دارد بخصوص مدلهای جذر ومد اقیانوسی پیش زمینه این بهبود در مدلها استفاده از تصحیحات جاذبه است.اخیرا مشاهدات رادیوئی بوسیله GNSS ( limb sounding ) اطلاعات با ارزشی از تغییرات جرم در اتمسفر به ما ارائه داده است.این همکاری واشتراک مساعی متواند در دیگر ماموریتهای شناسائی ومطالعاتی ماهواره ای از قبیل ICESAT ,CRYSAT , ( مطالعات یخهای قطبی ) وSMOS نیز وجود دادشته باشد.
4.5- تمامی دادهای ماهواره انتقال یافته فضایی به زمینی:
این نکته معین ومحقق است که بهترین مشاهدات در زمینه میدان جاذبه بوسیله سیستم های زمینی می باشد.برای مثال حرکتهای هسته واتفاقات لرزه ای که با استفاده از گراویمترهای بخوبی وکا ملاٌ قابل مشاهده می باشد.در حال حاضربه میزان زیادی داده های میدان جاذبه انتقال یافته فضایی به زمینی جمع آوری شده است . که این درکمک به دادهای گراویمترها درترم های کالیبراسیون وتوزیع چگالی منطقه ای بکار می رود. حال این پرسش مطرح می باشدکه چه نوع دیگر از ماموریتهای ماهواره ای ( دردور نمای آینده ) می تواند بصورت محصولات مکمل در تهیه نقشه جاذبه بکاررود.
4.6- مدلها:
بحث در مورد مدل ها بینهایت گسترده است آنها پس زمینه کمیت هایی همچون ( جذر ومد اقیانوس و اتمسفر وهیدرولوژی و... ) می باشند که برای بدست آوردن بالاترین بهره از سیستمهای مشاهداتی میدان جاذبه هوایی- فضائی بکار گرفته می شوند ودرحقیقت ممکن است با عواملی محدود شوند .ویا با فلسفه های مختلفی دنبال شوند بر اساس اصلاحات ثانوی بر روی دیتا های دیگروتخمینی دوباره زده شود ( ضرایب جذر ومد ) .برای ماموریت هاییی از نوع همزمانی GRACEنشان میدهد که بطور عمومی تاثیر متفاوت پدیده های ژئوفیزیکی روی مشاهدات کمتر تخمین زده میشود ( چیزیکه میتواند بصورت نقاط ضعف وقوت ملاحظه شود ) برای بهره گیری مطلوب وحساسیت بالاتر از یک چنین ماهواره گراویمتری در پدیده هایی که بطور واضح بصورت تغییرات جاذبه خودشان را نشان میدهدمطالعات بیشتری درآینده نزدیک مورد نیازاست.
4.7- نکات کلیدی
به اجمال در زیر نکاتی کاربردی متذکر شده است:
• تعریف مناسب از تفکیک, aliasing , اعوجاج
• نمونه گیری در فضاکه شامل:
- طراحی وکنترل مدار: تکرار, غیر تکرار
- روش مشاهده: "یک بعدی" در مقابل "بازوی چند بعدی", "یکپارچه" در مقابل “in-situ”
دیگر ماهواره ها
• نمونه گیری زمانی:
- سیستم های رصد حساس که به تغییرات فرکانس بالا زمانی ( ماموریتهای همزمان درفرمتهای دیگر
• سیستم های حسگر مکمل:
- همکاری با ماهواره های دیگر دردادههای: ارتفاع سنج, رادیو GNSS , دمای اقیانوس و غیره...
• مکمل زمینی, هوایی و داده های ماهواره ای:
- همکاران حال حاضر در بخش مشاهدات جاذبه
- حمایت از این مجموعه داده ها جهت: کالیبراسیون, اعتبار سنجی, افزایش منطقه ای,ترم بالاتراز مدل
سازی سیگنال گرانشی ( بالا درجه ~ 250 )
• مدل ها:
- کیفیت در مدل های پس زمینه شامل: بهبود در محدودیت های دست یافتنی
- مدلسازی و / یا برآورد ( به عنوان مثال جزر و مد اقیانوس )
- کدام منابع گرانش قابل ملاحظه هستند و نیاز به حساب محاسبه آنها می باشد؟
4.8 پیشنهادات:
به طور خلاصه, مشکلات زیر در کارگاه به عنوان پیشنهادات اصلی شناخته شده است:
کوتاه مدت:
• مطالعات اضافی شامل:
- شبیه سازی و استراتژی های مختلف درپردازش داده های GRACE, که به عنوان مثال می توان از شرکت دادن
برآوردهای منابع زمانی بیشتری از گرانش مانند جزر و مد اقیانوس ها
- ارزیابی بیشتر از هم افزایی با دیگر سنسورهای ( ماهوارها ) / ماموریت های ماهواره ای دیگر
میان مدت:
• مشاهدات مورد نیاز برای ادامه ماموریت گرانش مانند GRACE به منظور اجازه بازیابی و مطالعه منابع گرانش زمانی بیشتر.
بلند مدت:
• سناریوها وطرح ماموریت های دیگر برای نمونه برداری پیشرفته زمانی و مکانی میدان جاذبه
5 مفاهیم در ماموریت آینده :
توسط Jürgen Kusche and Roland Pail :
5.1 مقدمه
شرکت کنندگان در این کارگاه اذعان داشتند که پیشرفت های علمی بزرگی بابهره گیری از داده ها GRACE و پردازش این داده های که منجربه بهبود مدل و روش de-aliasing در جدایی و تجزیه و تحلیل سیگنال داده ها ی در دسترس که به پیش بینی هایی درآینده دست یافته اند. همچنین به مدل بهبود یافته ای از میانگین میدان گرانشی زمین را در آینده بادادهای GOCE که وضوح بالا یی دارد برسند.
با این حال, محدودیت های در ماموریت فعلی GRACE و همچنین ماموریت های آینده GOCE وجود داشته دارد. که آنها شامل طول عمر, قدرت تفکیک زمانی و طیفی, "aliasing " مشکل تفکیک از منابع , و در مورد ناهمسانگردی درخطا ی SST می باشند
در مورد موضوع کارگاه "مفاهیم ماموریت آینده", توسعه ماموریت های آینده در سه مرحله مشخص شده است:
• در کوتاه مدت, این مطلوب خواهد بود که به یک سری مشاهدات فعلی درتغییرات گرانش زمانی با GRACE ادامه داده شود, بنابراین اجتناب از یک شکاف رزمانی پس از پایان طول عمر GRACE الزامی است. تنها گزینه واقعبینانه در نظر گرفته شده و نزدیک بازسازی این فضاپیما GRACE می باشد. وبهبود مداری می تواند از ویژگیهایباشد که بررسی شود.
• در میان مدت, شرکت کنندگان در کارگاه ابراز داشتندکه انتظار می رود که مفاهیم ماموریت جدید ی ازمحدودیت های ماموریت فعلی و غلبه بر آن ها بیان شود. که نامزدهای اصلی آن عبارتند از: ( تشکل یک یا چند جفت از نوع GRACE , مجهز به مایکروفر ( مایکروویو ) یا لیزربین ماهواره ای, تک و یا جفت های متعدد از آونگ و یا چرخ ارابه , پیگیری در ماموریت های GRACE که مجهز به across- شیب سنج باشد ) مورد بحث بوده است ( cf. شکل 5-1 ) . در حال حاضر , این احساس و جود داردوبه صورت موازی تلاشهایی برای ادامه یک ماموریت دیگر GRACE, در جامعه تحقیقاتی با هدف بهبود سیستم های حسگر ی می شود.
• در بلند مدت, به نظر می رسد که فن آوری "جدید" مانند تداخل اتم یا ساعت فوق العاده دقیق, که در زمینه تحقیقات میدان گرانش هستند, می تواند بخشی از مفاهیم ماموریت آینده تلقی گردد. که آن را در جامعه گراویمتری فضا از نزدیک بر تحولات فن آوری در این زمینه نظارت گردد. پیشنهاد می شود می شود کهارتباط با بخش توسعه ابزارهای فیزیک بنیادی تقویت شود.

شکل 1-5: فضای وضوح تصویر

شکل 1-5: فضای وضوح تصویر

شکل 1-5: فضای وضوح تصویر: ( محور افقی ) و ( محور عمودی ) قدرت تفکیک زمانی برای تکرار مدار β / α است. که محصول وضوح فضا و زمان ثابت است. بنابراین, مفهوم تک ماهواره هرگز نمی تواند در فضای وضوح هذلولی عملکرد خوبی داشته باشد به این مفهوم که چند ماهواره و چند مدار می توانند به فضای وضوحی که در سمت چپ پایین هذلولی آمده برسد. ارائه شده :. , 2007. Sneeuw N
5.2 توصیه:
آژانس های فضایی توصیه می کنند در یک زمانبندی متوسط, مطالعات با هدف ماموریتهای آینده آغاز گردد , که در نهایت منجر شود به یک تعریف درغلبه بر محدودیت های گرانشی حال حاضر که به عنوان اولین گام از نقشه راه است. این پیشنهاد بطور خاص می باشد به شرح ذیل:
تدوین و فرموله کردن یک ماتریس یا جدولی, که نشان دهد تا چه حد مجموعه مفاهیم ماموریت تعمیم یافته وارزیابی معیارهای ذیل:
• اهداف مرتبط با پژوهش ( احتمالا به روز شده ) ازماموریت گرانش آینده
• پرداختن به مسئله aliasing
• نوآوری های منحصر به فرد
• تکمیل کردن داده ها با دیگر منابع داده
• بالابردن سطح فن آوری
• به موقع بودن داده ها
• پائین آوردن هزینه ها
نقشه راه مولفه کیفی که شامل شبیه سازی عددی در راه اندازی وتعمیم حداقل معیارهای ارزیابی زیر:
• بالابردن دقت اندازه گیری و کم کردن ناهمسانی ساختار خطاها
• کاهش aliasing
• بالابردن رزولوشن مکانی و زمانی
• تشخیص روند طول عمر ماموریت
• تشکیل ثبات
6. کاندیدای فناوری :
توسط Sean Bruinsma و یورگن مولر. ( با اظهارات پیتر بندر, پیر و Touboul , Pierluigi Silvestrin )
در این بخش مروری کلی برکاندیدهای فن آوری موجود ( به عنوان مثال پرواز واجد شرایط و یا ثابت ) که با توجه به جاذبه زمین درماموریت های نقشه برداری در آینده ,سنسور گرانش در هر سه محدوده , ضروریات حمایت ازاین فن آوری,عملکرد مطلوب استفاده از چنین دستگاه هایی بررسی خواهد شد.

جدول 6-1 سنسورهای گرانش و وضعیت کنونی توسعه آنها , با استفاده از اصطلاحات NASA و ESA و سطح آمادگی فناوری ( TRL ) ارائه شده است.

جدول 6-1 سنسورهای گرانش و وضعیت کنونی توسعه آنها , با استفاده از اصطلاحات NASA و ESA و سطح آمادگی فناوری ( TRL ) ارائه شده است.

* این زمان تخمین زده لازم برای این فن آوری می باشدکه برای به دست آوردن دقت مورد نیاز دریک ماموریت نظارت گرانش می باشد.
سیستم مایکروویو در باند -K که در ماموریت GRACE استفاده می شود. دقت اندازه گیری وسیعی دارد که نرخ آن 0.1μm/s. می باشد. در درجه اول این ابزار به اندازه کافی دقیق می باشد تا در ماموریت GRACE که خدمات تایم سری می باشد , پیگیری شود . تنها در صورتی سطح اعوجاج های aliasing را می توان کاهش قابل ملاحظه ای دادکه استفاده کاملی از مفاهیم فن آوری نسل دوم که در زیر مورد بحث قرار گرفته انجام دهیم.
بمفهوم بهره گیری از روش صلی تداخل لیزر, که بادقت1 nm/s و پتانسیل برای اندازه گیری نسبت فضاپیما ها از طریق پرتو با نویز 100 nrad/Hz1/2 استفاده شود. که نیاز مند به لیزر کم قدرت ( 10-30 mW ) , در پرواز های درحال حاضر, بایستی شرایط بسیار بالایی درسطح تثبیت کننده فرکانس ایجادگردد ( این کار انجام نشده است, اما در حال توسعه برای ماموریت LISA می باشد ) .
مفهوم یکپارچه سازی تک لیزر بازتابنده , در مقایسه با استفاده از دو لیزر, این نقطه ضعف را دارد که نیاز به قدرت نوری بزرگتر برای یک فاصله عملیاتی داده شده دارد, که تقریباٌ ≈ 100mW برای فاصله بین ماهواره که 10 کیلومتر است کافی می باشد. در مانیتور کردن ماهواره ها در فاصله های کوتاه امکان استفاده از طول موج بلند در تغییرات زمانی وجود ندارد. از سوی دیگرسو :
ساده بودن: ( تک لیزر که تنها تک به تک درتداخل و فاز متر است ) ,
قوی است: ( یکپارچه سازی پرتو ی منعکس شده و صورت خودکار این تضمین را شرکت متعهد می دهد که در یکپارچه سازی بازتابنده یک سیستم اشاره فعال در ماهواره دوم نیاز نمی باشد ) ,
قابل اعتماد: ( همزمان نبودن عملکرد دو لیزر, دردو تداخل با فاز متر ) .
شش گرادیومتر برای ماهواره GOCE با استفاده از 3 محور الکترو استاتیک شتاب سنجی را انجام می دهند, که دارای حساسیت 2x10-12 ms-2Hz-1/2 ( در مقایسه با ماهواره GRACE 10-10 ms-2Hz-1/2 ) با یک پهنای باند اندازه گیری می کنند. که بازخوانی نویز در حدود pm/Hz1/2 6 است. این نوع ابزار الکترو استاتیک , جرمی معادل 0.07-0.32 kg دارد که به طور فعال درمرکز سازه قراردارد. دقت اندازه گیری با گرادیومتر GOCE در پهنای باند 10-12 s-2. می باشد. حد وضوح شتاب سنج GOCE عمدتا ناشی از طیف وسیعی از تبدیلات دیجیتال و آنالوگ از خروجی ابزار می باشد, که باید به عنوان یک حداقل شامل گرادیان DC و نوسانات ضعیف آن درنظر گرفته شود. و بهبودش نیازمند ده ها عامل است که شامل در دسترس بودن اجزای الکتریکی بهتر ,که بعید است در آینده ای نزدیک محقق گردد ,عامل بعدی بهینه سازی شرایط عملیاتی که می تواندحداکثر شتاب پایداررا به دست آورد ( رزولوشن بسیار بالا از 10-15 ms-2 مورد نیاز برای ماموریت میکروسکوپ که به طور متوسط بیش از یک دوره طولانی از زمان به دست آمده ) . علاوه بر این, کنترل وضعیت, حرارتی , سختی مواد مورد استفاده قرارگرفته , افزایش حساسیت ابزار که لازم است آنها در مرحله ساخت و سوار کردن کنترل گردد.
فن آوری توسعه یافته این ماموریت ( که در سال 2010 راه اندازی شد ) شامل یک سیستم کشاننده –آزاد با حسگرهای اینرسی در اطراف که بادقتی معادل 10-14 m/s2 - عمل می کنند می باشد که برای مداری بسیار پایین با اغتشاشات مداری زیاد طراحی شده است - که با بازخوانی و تست تداخل جرم با نویز 10 pm/Hz1/2. شده است که سطح هر دو ی این نویز ها بوسیله این ابزار تست واز 100 پایین تر بود است که برای ماموریت دو فضاپیمای کشاننده –آزاد مورد نیاز است.
به دلیل این که طول پایه 50 کیلومتر بین دو ماهواره است. یکی از مزیت های اصلی عملیات کشاننده –آزاد این است که قادر به اجرای یک ماموریت با دو فضاپیما در ارتفاع پایین تر,با gradiometers. می باشد و ضریب مقیاس ثابت مرتبط با کالیبراسیون مورد نیاز شتاب سنج راحذف نماید. که این مسئله ممکن است طول عمر ماموریت را کوتاه تر نماید.
گرادیومتر گرانشی کوانتومی با استفاده از تداخل سنجی ذرات اتمی, تست سقوط آزاد توده را توسط لیزر باچند μK انجام میدهد, این ساختمان شتاب سنج اتمی تداخلی می باشد. که به دقتی زیاد دست یافته و می تواند اندازه بین گرادیومتر GOCE رامقایسه نماید, اما پهنای باند اندازه گیری آن ( GOCE: 5mHz to 0.1 Hz ) می باشد که چنین ابزاری شناخته نشده است.گرادیومتر برودتی که به طور کامل نصب شده با توجه به حجم بیش از حد وسیله سرد نگه داشتن هلیوم مایع سازگاری بیش از 1تا2 سال برای این ماموریت امکان پذیر نخواهد بود.
مفهومی گسترده در مقایسه وارتباط بین گراویمتری و ساعت هایی با دقت بالا در فضا است. درفن آوری ساعت نوری اختلاف پتانسیل گرانشی تعیین می گردد در نتیجه این ارائه دهنده شیی واحد باارتفاع جهانی برای ساعتها و مکان های مختلف است که, چنین سیستمی برای برنامه های مختلفی متشکل از سطوح هندسی , هماهنگ سازی ارتفاع سنج جهانی جزر و مد , نظارت بر سطح دریاهای جهانی مورد نیاز است. این رویکردی است که استفاده مستقل از شتاب های ماهواره دارد. با این حال, تغییر ارتفاع حدود 1 میلی متر در سطح زمین مستلزم رسیدن به دقت ساعت تا 10-19 است که در حال حاضراین دقت درحد 10-17 می باشد. بنابراین قابل پیش بینی است در آینده , بارسیدن به این تکنیک می توان بالقوه اندازه گیری گرانشی را در محل ,همراه با مدار اعمال کرد. مسئله دوم استفاده از ساعت برای دقت ارتفاعی مورد نیاز 1 سانتی متر و 30 سانتی متر بترتیب برای مدار geostationary و LEO , بود است , یعنی. هماهنگ سازی زمان برای تعیین ارتفاع با دقت بالا در ساعت زمینی, با"ساعت ماهواره ای" برای رسیدن به یک سطح از دقت وسازگاری با اعداد بالا .
جدول 6-2 تکنولوژی مورد نیاز جهت حمایت از ماموریت میدان گرانش و وضعیت توسعه حال حاضر خود را توصیف کرده است. سیستم های ردیابی ارائه شده درفریم اول , تنها امروزه به طور کامل درماهواره های GPS عملیاتی می باشند. انتظارمی رود در آینده با استفادترکیبی از گیرنده های ماهواره LEO بهبود بسیار بالای دردقت مدار حاصل گردد , به ویژه با استفاده از روش تعیین مدار پویا حرکتی ( کنیماتیک ) تاخطاها بسیار کاهش یابند .
اصلی ترین نیاز آینده ماموریت فضاپیما جبران کشش خواهد بود, به استثنای GRACE که تقریبا مسیر یکسانی را دنبال می کند.که دلیل اصلی بکار گیری چنین ماموریت در ارتفاع مطلوب مدار پایین 250-300 کیلومتر , افزایش حساسیت نسبت به ژئو پتانسیل است, اما کشش جوی منجر به فروپاشی ماهواره در کمتر از دو سال می شود. بنابراین, جبران کشش یک ماموریت هدفمند می باشد تا زمان را به بیشتر از پنج سال برساند. موتورهای یونی بسیار کنترل شده در GOCE برای کشش درامتداد مسیر بکار می رود, که بزرگترین عامل را جبران کنند ه نیز می باشد. سلول های خورشیدی, و باتری در طول ماموریت می توانند برق لازم برای کار موتورهای یونی عرضه وتامین نمایند.
زمینه انتشار پیشرانش الکتریکی ( FEEP ) این پیشرانه, شامل پالسهای خاص و بسیار بالایی ( Isp ) , برای کنترل مدار دقیق و نگرشی توسعه یافته است. نیروی فشار موتور 10-6 تا 10-3 می باشد. در حال حاضر عمراین ماموریت آزمایشی برای مانیتورکردن آینده گرانش خیلی کوتاه است , اما کاری شدید برای LPF, میکروسکوپ و لیزدر حال انجام است.
امروزه این نگرش می باشد که کنترل با دقت در سطح 1” RMS ,نیازبه ردیابی ستارگان دارد. حتی رسیدن به دقتی در حدود 0.05" با سنسور سفارشی را می توان در چند سال آینده به دست آورد ,بسته به نوع وماموریت طراحی شتاب سنج ترکیبی که برای اندازه گیری شتاب زاویه ای می باشد, این دقت باید برای ماموریت های آینده میدان گرانش کافی باشد.وضعیت شتاب سنج در حال حاضر در بند مربوط به gradiometers الکترو استاتیک داده شد است.

جدول 6-2: پشتیانی فن آوری برای ماموریت های آینده گراویمتری ماهواره ای را نشان می دهد

جدول 6-2: پشتیانی فن آوری برای ماموریت های آینده گراویمتری ماهواره ای را نشان می دهد

* صورت فلکی کامل می باشد.
** شتاب سنج CHAMP وگوس می باشند؛ که این ابزار درگوس به تازگی بهینه تر شده است .
7 - پیوست 1: لیست شرکت کنندگان:

8- پیوست 2: اختصارات و مخفف ها:

بدون دیدگاه

ارسال یک پاسخ