उपग्रहों और अंतरिक्ष मलबे के लिए अधिक सटीक कक्षा की भविष्यवाणी के साथ-साथ पृथ्वी पर मौजूद जल द्रव्यमान की बेहतर समझ: टीयू ग्राज़ के शोधकर्ताओं ने उपग्रह लेजर रेंजिंग का उपयोग करके दोनों हासिल किए हैं।
पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र और उपग्रहों और अंतरिक्ष मलबे के प्रक्षेप पथ में क्या समानता है? पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र अंतरिक्ष में हमारे साथियों की कक्षाओं को प्रभावित करता है, जबकि कक्षाओं में परिवर्तन गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र और इस प्रकार मौजूदा जल द्रव्यमान में परिवर्तन के बारे में निष्कर्ष निकालने की अनुमति देता है। कवर परियोजना में, टीयू ग्राज़ में जियोडेसी संस्थान ने अब उपग्रहों का उपयोग करके उपग्रह लेजर रेंजिंग (एसएलआर) की माप पद्धति के साथ गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र माप को जोड़ दिया है, जिससे गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की गणना और अंतरिक्ष में वस्तुओं के अवलोकन और उनकी कक्षा की भविष्यवाणियों दोनों में लगातार सुधार हो रहा है। . परिणामों को ग्रेविटी रिकवरी ऑब्जेक्ट ओरिएंटेड प्रोग्रामिंग सिस्टम (GROOPS) सॉफ्टवेयर में शामिल किया गया है, जिसे इंस्टीट्यूट ऑफ जियोडेसी GitHub के माध्यम से निःशुल्क प्रदान करता है।
पृथ्वी के दीर्घ-तरंग गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का सटीक रिज़ॉल्यूशन
“उपग्रह मिशन ग्रेस, ग्रेस फॉलो-ऑन और पहले जीओसीई ने पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की गणना के लिए वास्तव में मूल्यवान डेटा प्रदान किया है। हालांकि, गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की लंबी-तरंगदैर्ध्य, जो महाद्वीपीय आकार के द्रव्यमान को कवर करती है, को बहुत अच्छी तरह से हल नहीं किया जा सकता है इन मिशनों का उपयोग करते हुए, “टीयू ग्राज़ में जियोडेसी संस्थान के सैंड्रो क्रॉस कहते हैं। दूसरी ओर, एसएलआर के साथ माप, इस लंबी-तरंग दैर्ध्य भाग को बहुत सटीक रूप से हल कर सकता है। ऐसा करने के लिए, एसएलआर स्टेशनों का एक नेटवर्क रेट्रो-रिफ्लेक्टर वाले उपग्रह पर एक लेजर को इंगित करता है जो उत्सर्जित लेजर प्रकाश को प्रतिबिंबित करता है। यात्रा के समय को मापकर, सेंटीमीटर के भीतर उपग्रहों की स्थिति निर्धारित की जा सकती है और, कई मापों के माध्यम से, पृथ्वी की सतह पर द्रव्यमान में परिवर्तन के परिणामस्वरूप कक्षा में बदलाव का भी पता लगाया जा सकता है। “यदि आप एसएलआर को अन्य उपग्रह माप विधियों के साथ जोड़ते हैं, तो गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की गणना अधिक सटीक रूप से की जा सकती है, क्योंकि आप गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की सभी तरंग दैर्ध्य को सटीक रूप से हल कर सकते हैं। यह हमें पृथ्वी पर मौजूद जल द्रव्यमान को अधिक विस्तार से निर्धारित करने की अनुमति देता है। साथ ही, हम माप से प्राप्त डेटा का उपयोग उपग्रहों और अंतरिक्ष मलबे की स्थिति का बेहतर अनुमान लगाने, उनका पता लगाने, उन्हें एसएलआर के साथ मैप करने और उनकी भविष्य की कक्षाओं की सटीक भविष्यवाणी करने के लिए कर सकते हैं, जो कक्षा में अधिक सुरक्षा में योगदान देता है।
वर्तमान में दस सेंटीमीटर से अधिक आकार की अंतरिक्ष मलबे की वस्तुओं के लगभग 40,000 टुकड़े पृथ्वी की परिक्रमा कर रहे हैं; एक सेंटीमीटर या उससे बड़े लगभग 1 मिलियन टुकड़े हैं। वे लगभग 30,000 किमी/घंटा की गति से यात्रा कर रहे हैं और सभी एक ही दिशा में नहीं उड़ रहे हैं। इसलिए टक्कर का प्रभाव काफी बड़ा होगा और उपग्रह नष्ट हो जाएंगे और अंतरिक्ष स्टेशनों या अन्य मानव अंतरिक्ष यान में मानव जीवन खतरे में पड़ जाएगा। इससे सभी वस्तुओं की कक्षाओं का पता लगाना और उनके भविष्य के प्रक्षेप पथों की यथासंभव सटीक भविष्यवाणी करना और भी महत्वपूर्ण हो जाता है।
किलोमीटर की जगह सेंटीमीटर
रडार माप का उपयोग वर्तमान में सभी अंतरिक्ष मलबे वस्तुओं की निगरानी के लिए किया जाता है, लेकिन उनकी सटीकता सीमित है। और मौजूदा कक्षा पूर्वानुमान भी इस तथ्य से प्रभावित हुए कि वे केवल कुछ किलोमीटर के भीतर ही सटीक थे। इसके बाद उनका पता लगाना और भी मुश्किल हो गया। लस्टब्यूहेल वेधशाला में ऑस्ट्रियाई एकेडमी ऑफ साइंसेज के अंतरिक्ष अनुसंधान संस्थान के सैटेलाइट लेजर रेंजिंग स्टेशन के साथ मिलकर, यहां निर्णायक प्रगति हुई है। जियोडेसी संस्थान ने अपने स्वयं के बल मॉडल का उपयोग किया, जिसका उपयोग लगभग 100 मीटर की सटीकता तक उपग्रह या मलबे की स्थिति निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। इससे सर्वेक्षण करने वाले लेजर के साथ उन्हें सटीक रूप से ट्रैक करना और रिकॉर्ड करना आसान हो गया। बाद के फ्लाईबीज़ के दौरान आगे के मापों ने कक्षा के व्यवहार की और भी अधिक सटीक तस्वीर प्रदान की, जिससे शोधकर्ताओं को भविष्यवाणियों में सुधार करने में मदद मिली।
टीयू ग्राज़ में इंस्टीट्यूट ऑफ जियोडेसी के टॉर्स्टन मेयर-गुर कहते हैं, “कक्षा की भविष्यवाणी के लिए, हमें उपग्रहों पर सभी बलों को मॉडल करना होगा।” “इसमें पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण बल भी शामिल है, जो पानी जैसे द्रव्यमान की उपस्थिति से प्रभावित होता है। एसएलआर माप के साथ हमारी कक्षा मॉडलिंग का संयोजन अब हमारे ग्रुप्स सॉफ़्टवेयर में अधिक सटीक गणना की अनुमति देता है, जो हर किसी के लिए स्वतंत्र रूप से पहुंच योग्य है। जहां तक जैसा कि हम जानते हैं, हम अकेले हैं जो गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र निर्धारण, कक्षा निर्धारण और एसएलआर प्रसंस्करण के लिए मुफ्त में इतना व्यापक पैकेज पेश करते हैं। इस ओपन सोर्स एक्सेस का हमारे लिए यह फायदा है कि अगर कुछ सुधार करने की जरूरत है तो हमें बहुत जल्दी प्रतिक्रिया मिल जाती है ।”
