Previsões de órbita mais precisas para satélites e detritos espaciais, bem como uma melhor compreensão das massas de água presentes na Terra: Os pesquisadores da TU Graz alcançaram ambos usando o alcance do laser por satélite.
O que o campo gravitacional da Terra e as trajetórias dos satélites e dos detritos espaciais têm em comum? O campo gravitacional da Terra influencia as órbitas dos nossos companheiros no espaço, enquanto as mudanças nas órbitas, por sua vez, permitem tirar conclusões sobre as mudanças no campo gravitacional e, portanto, nas massas de água existentes. No projeto COVER, o Instituto de Geodésia da TU Graz combinou agora medições do campo gravitacional usando satélites com o método de medição de alcance a laser por satélite (SLR), melhorando assim de forma sustentável os cálculos do campo gravitacional e a observação de objetos no espaço e suas previsões de órbita. . Os resultados foram incorporados ao software do sistema de programação orientada a objetos de recuperação de gravidade (GROOPS), que o Instituto de Geodésia fornece gratuitamente via GitHub.
Resolução precisa do campo gravitacional de ondas longas da Terra
“As missões de satélite Grace, Grace Follow-on e anteriormente GOCE forneceram dados realmente valiosos para o cálculo do campo gravitacional da Terra. No entanto, o longo comprimento de onda do campo gravitacional, que cobre massas de tamanho continental, não pode ser resolvido muito bem por usando essas missões”, diz Sandro Krauss, do Instituto de Geodésia da TU Graz. As medições com SLR, por outro lado, podem resolver esta parte de comprimento de onda longo com muita precisão. Para isso, uma rede de estações SLR aponta um laser para um satélite com retrorrefletores que refletem a luz laser emitida. Ao medir o tempo de viagem, a posição dos satélites pode ser determinada com precisão de centímetros e, através de múltiplas medições, também podem ser detectadas variações na órbita resultantes de mudanças na massa na superfície da Terra. “Se você combinar o SLR com outros métodos de medição de satélite, o campo gravitacional pode ser calculado com muito mais precisão, pois você pode resolver com precisão todos os comprimentos de onda do campo gravitacional. Isso nos permite determinar as massas de água presentes na Terra com mais detalhes. Em ao mesmo tempo, podemos usar os dados obtidos nas medições para prever muito melhor a posição dos satélites e detritos espaciais, localizá-los, mapeá-los com SLR e prever suas órbitas futuras com muita precisão, o que contribui para mais segurança em órbita.”
Existem atualmente cerca de 40.000 pedaços de detritos espaciais com tamanho superior a dez centímetros orbitando a Terra; existem cerca de 1 milhão de peças de um centímetro ou mais. Eles viajam a cerca de 30.000 km/h e não voam todos na mesma direção. Uma colisão teria, portanto, um impacto bastante grande e destruiria satélites e colocaria em perigo vidas humanas em estações espaciais ou outras naves espaciais tripuladas. Isto torna ainda mais importante localizar as órbitas de todos os objetos e prever suas trajetórias futuras com a maior precisão possível.
Centímetros em vez de quilômetros
Medições de radar são atualmente usadas para monitorar todos os objetos de detritos espaciais, mas sua precisão é limitada. E as previsões de órbita existentes também sofriam com o facto de terem uma precisão de apenas alguns quilómetros. Posteriormente, isso tornou mais difícil localizá-los. Juntamente com a Estação de Laser por Satélite do Instituto de Pesquisa Espacial da Academia Austríaca de Ciências, no Observatório Lustbühel, foram feitos progressos decisivos aqui. O Instituto de Geodésia utilizou modelos de força próprios, que podem ser usados para determinar a posição de um satélite ou de detritos com uma precisão de cerca de 100 metros. Isso tornou mais fácil rastreá-los e registrá-los com precisão com o laser topográfico. Outras medições durante os sobrevoos subsequentes forneceram uma imagem ainda mais precisa de como a órbita se comporta, o que permitiu aos investigadores melhorar as previsões.
“Para prever a órbita, temos que modelar todas as forças nos satélites”, diz Torsten Mayer-Gürr, do Instituto de Geodésia da TU Graz. “Isso também inclui a força gravitacional da Terra, que é influenciada pela presença de massas como a água. A combinação de nossa modelagem de órbita com medições SLR permite agora cálculos muito mais precisos em nosso software GROOPS, que é acessível gratuitamente a todos. Até agora como sabemos, somos os únicos a oferecer um pacote tão abrangente para determinação de campo gravitacional, determinação de órbita e processamento SLR gratuitamente. Esse acesso de código aberto tem a vantagem de obtermos feedback muito rapidamente se algo precisar ser melhorado. .”
