THẾ HỆ
GENESIS sẽ lần đầu tiên hoạt động bằng cách kết hợp và đồng định vị cả bốn công nghệ chính hiện được sử dụng để đo đạc trắc địa Trái đất trên cùng một nền tảng, trên một vệ tinh trên quỹ đạo có độ cao 6.000 km. Trong quá trình này, vệ tinh này cũng sẽ thu được một trong những quỹ đạo được xác định chính xác nhất của bất kỳ vật thể nào trong không gian, ngay đến tỷ lệ milimet.
Javier Ventura-Traveset, Trưởng Văn phòng Khoa học Định hướng Galileo của ESA, giải thích: “Phép đo là tất cả về các điểm tham chiếu chính xác.
Đo lường chính xác Trái đất từ không gian
“Nhờ GENESIS, chúng tôi sẽ nâng cao độ chính xác của hệ quy chiếu không gian Trái đất lên xung quanh một thứ tự độ lớn. Điều này là cần thiết cho việc định vị và điều hướng trong xã hội dân sự và để tham khảo địa lý thích hợp của tất cả các thông tin không gian địa lý. GENESIS cũng sẽ cho phép nâng cao ‘xác định quỹ đạo chính xác’ của Galileo và các vệ tinh khác, và ngay lập tức cải thiện hiệu suất định vị của chúng, bởi vì chúng tôi sẽ có tham chiếu chân thực hơn về khoảng cách chính xác mà tín hiệu của chúng truyền từ không gian đến mặt đất. “
Cũng như nâng cao kiến thức của chúng tôi về quỹ đạo của Galileo – và các hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu khác, các vệ tinh GNSS – dữ liệu do GENESIS thu thập cũng sẽ cho phép ‘hiệu chỉnh tâm pha’ của các ăng ten GNSS, xác định độ lệch giữa các tâm cơ và điện của chúng, đóng một vai trò quan trọng trong nhiều khía cạnh của định vị, điều hướng và thời gian.
Tải trọng trắc địa trên vệ tinh GENESIS
Ngoài ra, tính năng theo dõi quỹ đạo có độ chính xác cao mà GENESIS cần để thực hiện sứ mệnh của mình, sẽ cho phép một trong những mô hình chính xác nhất về các lực phi hấp dẫn tác động lên vệ tinh trong không gian – chẳng hạn như áp suất bức xạ mặt trời, là lực đẩy nhẹ nhưng ổn định mà các vật thể trên quỹ đạo nhận được từ chính ánh nắng mặt trời.
Bản thân GENESIS sẽ là một vệ tinh quy mô mét tương đối nhỏ, nhưng thách thức sẽ là đồng bộ hóa và hiệu chỉnh chéo bộ tứ trọng tải của nó trong một môi trường rất ổn định, lập bản đồ vị trí của chúng so với trọng tâm của vệ tinh xuống đến một milimét hoặc nhỏ hơn trong toàn bộ thời gian của nhiệm vụ.
Khung tham chiếu mặt đất quốc tế
Một cái nhìn mới về hành tinh quê hương của chúng ta
Các lợi ích tương đương cũng sẽ tích lũy cho nhiều sứ mệnh không gian khác, chẳng hạn như vệ tinh đo độ cao radar được sử dụng để theo dõi mực nước biển dâng, cũng như các ngành khoa học trên Trái đất và các dịch vụ dựa trên vị trí.
Javier cho biết thêm: “Nhờ GENESIS, chúng tôi sẽ cải thiện độ chính xác hiện tại của Khung tham chiếu trên mặt đất quốc tế (ITRF), là nền tảng cho tất cả các quan sát không gian và trên mặt đất trong điều hướng và khoa học Trái đất, do đó, sự cải tiến của nó sẽ mang lại những lợi ích lớn trong tất cả các ứng dụng liên quan. Kết quả từ GENESIS cũng sẽ củng cố nhiều dịch vụ dựa trên vị trí trong cuộc sống hàng ngày, chẳng hạn như khảo sát đất đai, hệ thống giao thông thông minh, nông nghiệp chính xác và bảo trì cơ sở hạ tầng. ”
Các trạm của Hệ thống quan sát trắc địa toàn cầu trên toàn thế giới
ITRF lần lượt được xây dựng từ một lưới các điểm tham chiếu cụ thể: Hệ thống quan sát trắc địa toàn cầu các trạm đặt cách nhau trên toàn cầu có vị trí được lập bản đồ chính xác và thường xuyên bằng cách sử dụng bộ tứ kỹ thuật trắc địa dựa trên không gian.
Javier cho biết thêm: “Vấn đề là khi kết hợp tất cả các phương pháp này để tạo ITRF, chúng bị ảnh hưởng bởi độ chính xác mà chúng tôi xác định tọa độ vi phân giữa các điểm tham chiếu của mỗi kỹ thuật, cái gọi là quan hệ cục bộ, và bởi một số hệ thống lỗi, xây dựng mức độ lỗi tổng thể. ”
Phạm vi laser tới vệ tinh
“Nhưng giờ đây bằng cách vận hành tất cả chúng cùng nhau từ cùng một vệ tinh, với các thiết bị được hiệu chuẩn và đồng bộ hóa hợp lý, chúng tôi có thể xác định và sửa chữa những sai lệch này theo thời gian, đạt độ chính xác và ổn định hơn nhiều. GENESIS sẽ trở thành một đài quan sát trắc địa vũ trụ động, bổ sung hiệu quả cho cơ sở hạ tầng trên mặt đất hiện có, mang lại bước đột phá trong việc cải thiện độ chính xác và tính nhất quán của hệ quy chiếu Trái đất. ”
Các phép đo khoa học kết hợp
GENESIS sẽ đóng các trọng tải trắc địa sau, ngày nay được sử dụng để cố định vị trí của các trạm quan sát:
| Bộ thu Hệ thống Vệ tinh Điều hướng Toàn cầu | Điều hướng qua vệ tinh, còn được gọi là satnav, là một trong những kỹ thuật trắc địa được sử dụng rộng rãi nhất. Vị trí của một địa điểm nhất định được cố định liên tục, sử dụng nhiều chòm sao satnav để tăng thêm độ chính xác và theo thời gian ngày càng chính xác hơn đến tỷ lệ milimet, đồng thời tiết lộ thêm độ lệch dần dần do chuyển động của Trái đất. |
| Chiếu tia laser qua vệ tinh | Phương pháp đo này liên quan đến việc dội lại các xung laser từ một bộ phản xạ trên vệ tinh, sau đó đo thời gian di chuyển hai chiều của nó để xác định khoảng cách mà ánh sáng laser đã chiếu xuống, xuống còn vài mm. |
| Bộ thu DORIS | Doppler quỹ đạo và định vị bức xạ của Pháp được tích hợp bằng vệ tinh hoặc DORIS hệ thống đã hoạt động trong ba thập kỷ qua và đã trở thành nguồn dữ liệu tiêu chuẩn cho ITRF. Tín hiệu DORIS từ vệ tinh được so sánh với tín hiệu đến từ mạng lưới trạm thu 60 mạnh đặt trên khắp hành tinh về ‘sự dịch chuyển Doppler’ của chúng – tăng tần số khi đến gần và chìm khi di chuyển ra xa – để cố định vị trí tương đối của chúng xuống theo tỷ lệ cm. |
| VLBI | Giao thoa kế đường cơ sở rất dài, hay còn gọi là VLBI, bắt đầu như một kỹ thuật thiên văn vô tuyến trong đó các quan sát của các thiên thể như chuẩn tinh từ nhiều kính thiên văn vô tuyến được kết hợp với nhau một cách chính xác để mang lại độ phân giải tương đương với một kính thiên văn khổng lồ. Đối với ngành trắc địa, kỹ thuật này có thể được đảo ngược để thời gian chính xác của các lần quan sát chung các mục tiêu trên thiên thể có thể tính được khoảng cách chính xác giữa các vị trí. Do đó, một nguồn vô tuyến nhân tạo trên GENESIS sẽ đóng vai trò là mục tiêu chung cho nhiều trạm VLBI trên Trái đất, phát sóng trên ít nhất hai dải tần. |
Một hoặc nhiều thiết bị này, khi đã đủ tiêu chuẩn và được đặc trưng cho sứ mệnh GENESIS, cũng có thể bay trên các vệ tinh Galileo trong tương lai.
Giao thoa kế đường cơ sở rất dài
Hỗ trợ khoa học và quốc tế mạnh mẽ
Sau khi xuất bản một sách trắng khoa học và ESA’s gần đây GNSS Scientific Colloquium tại Sofia, Bulgaria, sứ mệnh được đề xuất đã nhận được sự ủng hộ rất mạnh mẽ của giới khoa học cũng như sự quan tâm từ NASA.
NAV cho bảng dữ kiện CM22
Hơn nữa, tiềm năng của sứ mệnh này cũng đã được thừa nhận gần đây trong thời gian Ủy ban Quốc tế của LHQ về GNSS 16thứ tự Gặp gỡ tại Abu Dhabi vào ngày 9-14 tháng 10, nơi có nhiều lợi ích của sứ mệnh này đối với điều hướng chính xác, Đo đạc, Khoa học Trái đất và giám sát biến đổi khí hậu.
Một ESA ‘Yêu cầu Thông tin’ gần đây cho sứ mệnh GENESIS đã được xuất bản để thu thập thêm thông tin đầu vào từ các đối tác công nghiệp có thể thực hiện sứ mệnh, sau khi được chấp thuận.
Chuyển tiếp tới FutureNAV
GENESIS được hỗ trợ thông qua chương trình FutureNAV của Tổng cục Điều hướng ESA, chương trình này cũng bao gồm các vệ tinh Trình diễn trong quỹ đạo cho một chòm sao satnav quỹ đạo Trái đất thấp. Chương trình FutureNAV, bao gồm GENESIS, sẽ được đưa ra quyết định tại Hội đồng tiếp theo của ESA ở Cấp Bộ trưởng vào tháng 11.