卫星在轨道上没有参考的坐标,它是怎么知道位置的?

2022-09-23

作者:CHN九象科技

来源:CHN九象科技

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  如果你身处一个陌生的环境,不知道这是哪里,那么你只要掏出手机,就可以在手机上查看到自己的定位。手机能接收到来自整个在轨卫星系统的信号,通过对这些信号进行三角测量及大量数学运算,就能获取你的定位,将其显示为地图上的一个小点。这些卫星在轨道上没有任何可供参考的坐标,那它是怎么知道具体位置是哪的呢?

  如果卫星所在的轨道足够高,距大气层足够远,它们就能推测自己的位置,它们运行的轨道基本不变,也没有大气层削减它们的速度,但这样得出的结果不够精确。因为太阳和月球的重力,甚至是地球上的山脉,都会导致偏差。

  或许它们也可以利用其他卫星信号,例如GPS,但如果卫星全都相互依赖,结果就会慢慢失真,或许它们可以追踪恒星或地球上的标志物,但这样结果也不够精准。因此,地球需要从特定点将某种东西射向天空,并计算出卫星的具体位置。

  其中一个设备就藏在英格兰南部的乡村里,它看起来与普通天文台相似,却并不用来观星,研究人员追踪处于不同轨道,具有不同功能的人造卫星,这些人造卫星都需要有特制的反光板将光线反射给研究人员,这样他们就能测量光的飞行时间并用其测算距离。

  只需发射一束脉冲非常短的激光,并且每秒钟发射一千次,由于所使用的是脉冲极短的激光,每次发射只需10皮秒,约等于3毫米长的光波,这就限制了精准度,所以每次发射都有3至4毫米的误差,只要天气晴朗,该站全天工作。

  当天上的云散开后,就能观察到真实状况,因为用的是激光,有特定的波长,所以可以对其进行筛选并实现全天工作。光在真空中的速度为常数,而光在大气层中的速度是不定的,其主要取决于气压,也取决于温度和湿度。

  地球上分布着大约35个正在工作的站点,主要分布在北半球,而这可能不太符合科学的观念,它们本该均匀分布在世界各地,澳大利亚有一些站点起到很大作用,因为它们提供了大量来自南半球的数据,理想状态下,站点分布应更加均匀。

  当然,随着光的衰减,我们脚下的这片土地——地球是静止的,但这严格来说并不属实。在激光测距刚刚出现的六十年代,从这些测量可以发现一种大趋势,比如冰盖融化,质量从极地冰盖到赤道的重新分布。

  这些来自全球站点的数据都将进入国际数据库,各地的研究人员都能获得这些国际数据集。




(责任编辑:董方婷)


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