Применение VLBI для геодезических целей

Метод VLBI играет важную роль как инструмент для измерения и мониторинга Земли. При наличии сети антенн в разных пунктах по всему миру и системы радиоисточников с точно определенным положением расстояния между парами антенн можно определять с точностью до нескольких миллиметров. VLBI – это единственный геодезический метод, способный предоставить полный набор параметров ориентации Земли (EOP – продолжительность дня и ориентация полюса), которые задают положение Земли относительно инерциальной небесной системы координат (CRF), описываемой в каталоге по квазарам. Путем измерения параметров EOP метод VLBI предоставляет абсолютную ориентацию и масштаб для наземной системы координат (TRF). Параметры EOP играют важную роль для навигации космических аппаратов, однако они изменяются в малых масштабах времени и непредсказуемы и поэтому требуют проведения регулярных измерений. К примеру, калибровка данных спутников GPS невозможна без VLBI. Международной службе VLBI (IVS) по геодезии и астрометрии [Schuh and Behrend, 2012] поручена миссия по поддержанию CRF и проведению регулярных измерений параметров EOP.

На протяжении последних лет планируется модернизация сети телескопов, задействованных в службе IVS. Модернизация позволит решить ряд сложных задач, в том числе достичь точности позиционирования 1 мм и скорости 0,1 мм в год [Petrachenko et al., 2013]. Эта инициатива, получившая название "Глобальная система наблюдения VLBI2010" (VGOS), требует создания новых, быстро движущихся телескопов и широкополосных приемных систем. Уже построено несколько новых телескопов (например, антенная решетка VLBI AuScope) [Lovell et al., 2013], другие телескопы находятся в процессе создания или проектирования. Для обеспечения частотного покрытия и чувствительности, требуемых для решения задач VGOS, необходимы широкополосные приемные системы. Обсерватории будут вести запись четырех полос двойной поляризации шириной 1 ГГц в диапазоне 2–14 ГГц.

7.3   Радиоастрономия из точки либрации L₂ Солнце-Земля

Существует пять специальных точек либрации в гравитационном поле системы Солнце-Земля, вокруг которых можно получить стабильные орбиты (гало) для космического аппарата. Эти положения удобны для введения постоянно действующих лабораторий в космосе. Точки L₁ и L₂ расположены вдоль линии Солнце-Земля на расстоянии около 1,5 ´ 10⁶ км с каждой стороны от Земли (см. Рисунок 7.1). Точка L₂ находится дальше от Солнца, и в этом положении линии прямой видимости (LoS) на Солнце, Землю и Луну лежат в нескольких градусах одна от другой. Диаметр геостационарной орбиты вокруг Земли из точки L₂ стягивается в угол около 3,1°, так что антенна со слабыми задними боковыми лепестками, направленными от Земли, будет хорошо защищена от большинства передатчиков вблизи Земли. Эти соображения и другие преимущества, такие как благоприятные условия в космосе для поддержания низкой физической температуры антенны и приемного оборудования, послужили основой для предложений о ряде радиоастрономических экспедиций на орбите вокруг точки L₂. Предварительные данные по некоторым из них приведены в Таблице 7.2. Защита электромагнитного окружения точки L₂ рассматривается в Рекомендации МСЭ‑R RA.1417, в которой предлагается, чтобы объем пространства с радиусом 250 000 км и центром в точке L₂ был защищен как зона координации от слабого электромагнитного излучения.

РИСУНОК 7.1

Типичная геометрия орбиты L₂

ТАБЛИЦА 7.2

Действующие или планируемые радиоастрономические программы
космического базирования для работы вблизи точки либрации L₂ Солнце-Земля