Ballongsatellit

En ballongsatellit , ibland kallad en " satelloon ", blåses upp med gas efter att den har förts i omloppsbana .

Echo 1 och Echo 2 ballongsatelliter

Den första flygande kroppen av denna typ var Echo 1 , som sköts upp i en 1 600 kilometer (990 mi) hög bana den 12 augusti 1960 av USA. Den hade ursprungligen en sfärisk form som mätte 30 meter (98 fot), med ett tunt metallbelagt plastskal tillverkat av Mylar . Den fungerade för testning som en "passiv" kommunikations- och geodetisk satellit.

En av de första radiokontakterna som använde satelliten var framgångsrik på ett avstånd av nästan 80 000 kilometer (50 000 mi) (mellan USA:s östkust och Kalifornien). När Echo 1 brann upp 1968 hade mätningarna av dess omloppsbana från flera dussin jordstationer förbättrat vår kunskap om planetens exakta form med nästan en faktor tio. ^{[ citat behövs ]}

Dess efterträdare var den på liknande sätt byggda Echo 2 (1964 till cirka 1970). Denna satellit cirklade runt jorden cirka 400 kilometer (250 mi) lägre, inte i en vinkel på 47° som den för Echo 1, utan i en polär omloppsbana med en genomsnittlig vinkel på 81°. Detta möjliggjorde radiokontakt och mätningar på högre breddgrader. De deltog i Echo-omloppskontrollerna för att analysera störningar i dess omloppsbana och i jordens gravitationsfält var trettio till femtio professionella jordstationer, såväl som omkring tvåhundra amatörastronomer över hela planeten i "Moonwatch"-stationer; dessa bidrog med ungefär hälften av alla observationer.

Räckvidd av radiovågor, synlighet

Pythagoras sats gör att vi enkelt kan beräkna hur långt en satellit är synlig på så stor höjd. Det kan fastställas att en satellit i en omloppsbana på 1 500 kilometer (930 mi) stiger och ställs när det horisontella avståndet är 4 600 kilometer (2 900 mi). Men atmosfären gör att denna siffra varierar något. Så om två radiostationer är 9 000 kilometer (5 600 mi) från varandra och satellitens omloppsbana går mellan dem, kan de kanske ta emot varandras reflekterade radiosignaler om signalerna är tillräckligt starka.

Optisk synlighet är dock lägre än för radiovågor, eftersom

satelliten måste vara upplyst av solen
observatören behöver en mörk himmel (det vill säga, han måste vara i jordens egen skugga på planetens skymnings- eller nattsida)
ljusstyrkan hos en sfär beror på vinkeln mellan det infallande ljuset och observatören (se månens faser )
ljusstyrkan hos en sfär minskar mycket när den närmar sig horisonten, eftersom atmosfärisk utsläckning sväljer så mycket som 90 % av ljuset

Trots detta är det inga problem att observera en flygande kropp som Echo 1 för exakta syften med satellitgeodesi, ner till en höjd på 20°, vilket motsvarar ett avstånd på 2 900 kilometer (1 800 mi). I teorin betyder detta att avstånd på upp till 5 000 kilometer (3 100 mi) mellan mätpunkter kan "överbryggas", och i praktiken kan detta åstadkommas på upp till 3 000–4 000 kilometer (1 900–2 500 mi).

För visuell och fotografisk observation av ljusstarka satelliter och ballonger, och angående deras geodetiska användning, se Echo 1 och Pageos för ytterligare information.

Andra ballongsatelliter

För speciella teständamål konstruerades två eller tre satelliter i Explorer -serien som ballonger (möjligen Explorer 19 och 38). ^{[ specificera ]}

Echo 1 var en erkänd framgång inom radioteknik, men den passiva principen för telekommunikation (reflektion av radiovågor på ballongens yta) ersattes snart av aktiva system. Telstar 1 (1962) och Early Bird (1965) kunde sända flera hundra ljudkanaler samtidigt förutom ett tv-program som utbyttes mellan kontinenter.

Satellitgeodesi med Echo 1 och 2 kunde uppfylla alla förväntningar, inte bara för de planerade 2–3 åren, utan under nästan 10 år. Av denna anledning NASA snart lanseringen av den ännu större 40-meters (130 fot) ballongen Pageos. Namnet kommer från "passiv geodesisk satellit", och låter som "Geos", en framgångsrik aktiv elektronisk satellit från 1965.

Pageos och det globala nätverket

Testa uppblåsning av PAGEOS

Pageos lanserades speciellt för det "globala nätverket för satellitgeodesi ", som ockuperade cirka 20 heltidsobservationsteam över hela världen fram till 1973. Sammanlagt spelade de in 3000 användbara fotografiska plattor från 46 spårningsstationer med kalibrerad helelektronisk BC-4 kameror (1:3 / brännvidd 30 och 45 cm (12 och 18 tum)). Från dessa bilder kunde de beräkna stationernas position tredimensionellt med en precision på cirka 4 meter (13 fot). Koordinator för detta projekt var professor Hellmut Schmid , från ETH Zürich .

Tre stationer i det globala nätverket fanns i Europa: Catania på Sicilien , Hohenpeißenberg i Bayern och Tromsø i norra Norge. För att fullborda navigationsnätverket behövdes exakta avståndsmätningar; dessa togs på fyra kontinenter och över hela Europa med en precision på 0,5 millimeter (0,020 tum) per kilometer.

Det globala nätverket möjliggjorde beräkningen av ett "geodetiskt datum" (den geocentriska positionen för mätsystemet) på olika kontinenter, inom några få meter. I början av 1970-talet kunde tillförlitliga värden för nästan 100 koefficienter av jordens gravitationsfält beräknas.

1965-1975: Framgång med blinkande ljusfyrar

Ljusa ballongsatelliter är väl synliga och var mätbara på finkorniga (mindre känsliga) fotografiska plattor, även i början av rymdfärden, men det fanns problem med den exakta kronometrin på en satellits spår. På den tiden kunde det bara fastställas inom några millisekunder.

Eftersom satelliter kretsar runt jorden med cirka 7–8 kilometer per sekund (4,3–5,0 mi/s), översätts ett tidsfel på 0,002 sekunder till en avvikelse på cirka 15 meter (49 fot). För att möta ett nytt mål att mäta spårningsstationerna exakt inom ett par år antogs runt 1960 en metod att blinka ljusfyrar.

För att bygga ett tredimensionellt mätnätverk behöver geodesin exakt definierade målpunkter, mer än en exakt tid. Denna precision nås lätt genom att två spårningsstationer registrerar samma serie blixtar från en satellit.

Flash-tekniken var mogen redan 1965 när den lilla elektroniska satelliten Geos (senare kallad Geos 1 ^{[ förtydligande behövs] )} lanserades; tillsammans med sin följeslagare Geos 2 , ^{[ förtydligande behövs ]} åstadkom den en anmärkningsvärd ökning i precision.

Från omkring 1975 förlorade nästan alla optiska mätmetoder sin betydelse, eftersom de blev omkörda av snabba framsteg inom elektronisk avståndsmätning. Endast nyutvecklade observationsmetoder med CCD och de mycket exakta stjärnpositionerna för astrometrisatelliten Hipparcos möjliggjorde ytterligare förbättringar av avståndsmätningen.

Lista över ballongsatelliter

Lista över ballongsatelliter (sorterade efter startdatum)
Satellit	Lanseringsdatum (UTC)	Förfall	Massa (kg)	Diameter (m)	NSSDC ID	Nation	Användande
Beacon 1	1958-10-24 03:21	1958-10-24 (lanseringsfel)	4.2	3,66	1958-F18	USA	väsen
Beacon 2	15.08.1959 00:31:00	1959-08-15 (startfel)	4.2	3,66	1959-F07	USA	väsen
Eko 1	1960-08-12 09:36:00	1968-05-24	180	30,48	1960-009A	USA	pcr, ado, spc, tri
Explorer 9	16.02.1961 13:12:00	1964-04-09	36	3,66	1961-004A	USA	väsen
Explorer 19 (AD-A)	1963-12-19 18:43:00	1981-10-05	7.7	3,66	1963-053A	USA	väsen
Echo 2	1964-01-25 13:55:00	1969-06-07	256	41	1964-004A	USA	pcr, tri
Explorer 24 (AD-B)	1964-11-21 17:17:00	1968-10-18	8.6	3.6	1964-076A	USA	väsen
SIDOR 1	1966-06-24 00:14:00	1975-07-12	56,7	30,48	1966-056A	USA	tri
PasComSat (OV1-8)	1966-07-14 02:10:02	1978-01-04	3.2	9.1	1966-063A	USA	pcr
Explorer 39 (AD-C)	1968-08-08 20:12:00	1981-06-22	9.4	3.6	1968-066A	USA	väsen
Mylar ballong	1971-08-07 00:11:00	1981-09-01	0,8	2.13	1971-067F	USA	väsen
Qi Qiu Weixing 1	1990-09-03 00:53:00	1991-03-11	4	3	1990-081B	Kina	väsen
Qi Qiu Weixing 2	1990-09-03 00:53:00	1991-07-24	4	2.5	1990-081C	Kina	väsen
Naduvaniy gazovoy ballong	1991-03-30 (?)				1986-017FJ	RU
Orbital reflektor	2018-12-03					USA	skulptur

förkortningar:

ado = observationer av atmosfärisk densitet
pcr = passiv kommunikationsreflektor, satellit reflekterar mikrovågssignaler .
spc = soltrycksberäkningar, uppskattning av solvindens inverkan på omloppsbana .
tri = satellittriangulering, mätning av jordens yta.

Se även

Källor