ИСТИНА

В 2000 – 2016 гг. были осуществлены три очень значимых для геодезии зарубежных спутниковых проекта CHAMP, GRACE и GOCE, которые позволили достичь небывалой точности в глобальном определении параметров гравитационного поля Земли (ГПЗ). В каждом из этих проектов использовались различные принципы проведения измерений: 1) CHAMP, GRACE – межспутниковое слежение (измерение дальности и скорости изменения дальности между двумя спутниками); 2) GOCE – спутниковая градиентометрия (измерение разностей ускорений силы тяжести в пределах одного спутника). Эти проекты позволили существенно уточнить параметры гравитационного поля Земли. Причём каждый из них внёс вклад в уточнение модели гравитационного поля Земли в определенном диапазоне разложения его потенциала в ряд по сферическим функциям. Подобные отечественные спутниковые данные и их аппаратурное обеспечение для решения этой задачи в настоящее время отсутствуют. Для ликвидации отставания в данной области АО «ИСС им. академика М. Ф. Решетнёва» были проведены комплексные исследования по определению проектного облика многоярусной космической геодезической системы (КГС) «ГЕО-ИК-3», включающей среднеорбитальные и низкоорбитальные космические аппараты (КА), выполняющие задачи, аналогичные функциям спутников CHAMP, GRACE и GOCE. Однако проект создания КГС «ГЕО-ИК-3» может быть реализован только при наличии на борту ее космических аппаратов гравиинерциальной и гравиградиентометрической аппаратуры с уровнем разрешения порядка 10–10…10–12 м/с2 и 0,1 … 0,01 Е (Этвеш) соответственно. Завершенных отечественных образцов такой аппаратуры, выполненных на современном технологическом уровне, к сожалению, не имеется (достигнутый уровень разрешения серийных отечественных акселерометров, входящих в состав гравиградиентометров, составляет 10–6 м/с 2 ). В докладе обсуждаются возможности создания гравиинерциальной и гравиградиентометрической аппаратуры для среднеорбитальных и низкоорбитальных КА КГС «ГЕО-ИК-3» на основе экспериментальных образцов высокочувствительных акселерометров с торсионным подвесом пробной массы совместной разработки «НИИ КС им. А. А. Максимова – филиала АО «ГКНПЦ им. М. В. Хруничева» и Института физики Земли им. О. Ю. Шмидта Российской академии наук. Приводятся результаты расчетов физических и технических ограничений возможности достижения предельной чувствительности спутниковых гравиинерцинальных датчиков. Рассматриваются основные направления дальнейшего совершенствования этих приборов, методов аттестации их технических характеристик в наземных условиях и обеспечения ортогональности осей их чувствительности. Достигнутое в настоящее время достаточно высокое разрешение этих акселерометров порядка 10–9 м/с 2 реализовано в результате минимальной связи подвеса пробной массы с корпусом приборов, а также максимально возможного разрешения датчиков перемещения пробной массы в их составе. Кроме того, эти акселерометры, а значит и гравитационные градиентометры, построенные на их основе, имеют ряд преимуществ по сравнению с зарубежными акселерометрами с электростатическим подвесом пробной массы. Это – значительно менее затратная технология изготовления, широкие возможности испытаний в наземных условиях, более простая система определения проекций вектора измеряемых ускорений на оси системы координат, связанные с космическим аппаратом. Научно-технический задел, имеющийся в этой области, позволяет определить перспективы поэтапного создания штатной гравиинерциальной (акселерометров) и гравиградиентометрической аппаратуры для КГС «ГЕО-ИК-3»: – гравиинерциальной аппаратуры с разрешением 10–9м/с 2 среднеорбитального КА (зарубежный аналог – спутник CHAMP) для определения длинноволновых гармоник математической модели ГПЗ – 2021 – 2022 гг.; – гравиинерциальной аппаратуры с разрешением (3 … 5) · 10–10м/с 2 среднеорбитального КА (зарубежный аналог – спутник GRACE) для определения средневолновых гармоник математической модели ГПЗ – 2022 – 2023 гг.; – гравиградиентометрической аппаратуры с разрешением 10–11 … 10–12 м/с 2 низкоорбитального КА (зарубежный аналог – спутник GOCE) для определения коротковолновых и средневолновых гармоник математической модели ГПЗ – 2024 – 2025 гг.