Яррагади: ‘геодезический суперсайт’ в пустыне Западной Австралии

Снимок геодезической обсерватории Яррагади с беспилотника. Автор: Роберт Ньюджент - художник из Geoscience Australia в резиденции 2023

В пустыне Западной Австралии, на станции геодезической обсерватории Яррагади, ученые Geoscience Australia стреляют мощными лазерами по спутникам, пролетающим в тысячах километров над головой.

Это мероприятие, известное как спутниковая лазерная локация (SLR), позволяет измерить центр масс Земли и является одним из четырех важнейших мероприятий в области космической геодезии, которые превращают геодезическую обсерваторию Яррагади (YGO), расположенную более чем в 300 километрах к северу от Перта, в “геодезический суперсайт”.

“Геодезия, - сказал директор Национальной геодезии Ник Браун, - это ”наука об измерении Земли”.

Существуют огромные силы, взаимодействующие с Землей, когда она летит по Вселенной.

Geoscience Australia, как ведущая национальная организация в области наук о Земле, сотрудничает с рядом международных партнеров, отслеживая многочисленные постоянные изменения, происходящие внутри и вокруг горных пород, которые мы называем своим домом.

“Земля динамична”, - добавил Ник.

“Он движется в космосе по орбите вокруг Солнца, и Луна и другие планеты притягивают его в разных направлениях. Эта сложная взаимосвязь приводит к тому, что поверхность океанов и Земли со временем поднимается и опускается”.

Знание взаимосвязи между спутниками и Землей имеет решающее значение для технологии определения местоположения, навигации и хронометража (PNT), которая делает геодезические наблюдения с Яррагади важными для нашей повседневной жизни.

Ник объяснил, что геодезия лежит в основе многочисленных приложений PNT, “таких как точное земледелие, приложения для смартфонов, улучшенные прогнозы погоды, моделирование стихийных бедствий, навигационная помощь для слепых, а также синхронизация нашей энергосистемы и финансовых транзакций”.

Геодезическая обсерватория Яррагади близ Донгары, штат Вашингтон, имеет международное значение. Это спутниковое лазерное дальномерное оборудование, которое использует лазеры для определения местоположения спутников и измерения их расстояния до Земли с точностью до миллиметра. Это позволяет получать данные о форме, ориентации и скорости движения Земли. Автор изображения: Geoscience Australia

Лазер Yarragadee, NASA MOBLAS-5, поражает спутниковые цели со скоростью и точностью, необходимыми для измерения местоположения Земли во времени и пространстве, совершенствуя эти технологии PNT.

MOBLAS-5, что по иронии судьбы означает “Мобильный лазер 5”, находится в Яррагади с октября 1979 года.

Когда-то предполагалось, что он переместится в Дарвин на Северной территории, но менеджер станции Яррагади Рэндалл Карман сказал, что переезд приведет к ненужной потере данных, поскольку зеркальные приборы необходимо будет размещать в одном месте и перекалибровать в течение целого года.

“Потребовались бы месяцы на то, чтобы установить и передислоцировать или разобрать, затем передислоцировать, а затем снова установить”, - сказал Рэнделл.

“Если вы не сможете быстро выполнить настройку, вы частично потеряете непрерывность своих базовых данных, особенно на самой производительной станции во всей сети.

“Таким образом, эти системы MOBLAS более или менее превратились в стационарные станции. Наука всегда побеждает”.

В настоящее время в районе 2 насчитывается пять станций.^ndсеть MOBLAS нового поколения, две из которых расположены на континентальной части Соединенных Штатов, одна в Южной Африке, одна на Таити, а также австралийская MOBLAS-5, состоящая из трех фургонов, вспомогательного здания и антенны на гектаре битумной земли.

Эти станции расположены под ясным небом и при “почти идеальной погоде”, что позволяет им проводить измерения на орбитальных спутниках.

Оборудование, которое поддерживается в соответствии со стандартами НАСА, включает компьютеры, которые, несмотря на то, что работают уже 25 лет, по-прежнему позволяют Yarragadee оставаться самой высокоэффективной зеркальной станцией в мире.

Суперсайт Яррагади является домом для многих других геодезических инфраструктур, которые предлагают такие услуги, как:

• Интерферометрия с очень длинной базовой линией: она измеряет скорость вращения Земли, ее форму и время с чрезвычайно высокой точностью.
• Три узла Глобальной навигационной спутниковой системы, которые измеряют сигналы от GPS и других спутниковых навигационных систем для определения положения и движения земной коры с течением времени, предоставляя людям поправки в режиме реального времени для точного определения местоположения и навигации.

Рэндалл сказал, что для точного измерения небесного притяжения существуют международные кооперативные организации, работающие сообща, чтобы гарантировать, что “все лазеры, все службы определения дальности и все геодезические службы постоянно стремятся повысить нашу точность, в то же время следя за тем, чтобы у нас не было предвзятых данных. Это позволяет нам быть уверенными в том, что мы создаем наилучшую систему отсчета, на какую только способны”.

В рамках этой глобальной работы эти организации измеряют постоянные колебания высоты поверхности моря или суши.

“Что происходит с океанами? Насколько сильно они поднимаются?” Спросил Рэндалл.

“Зеркальная камера имеет решающее значение для измерения толщины ледяного покрова, а также для регистрации движений, которые происходят в недрах Земли из-за гравитационного притяжения Солнца и Луны.

“Гравитационное притяжение этих небесных тел, также известное как приливы твердой Земли, приводит к перемещению земной поверхности на расстояние до 55 сантиметров в течение 24 часов”.

Для получения точных показаний операторам необходимо знать, где находится спутник по отношению к центру Земли.

“Этот процесс носит двусторонний характер”, - сказал Рэндалл.

“Вы определяете, где находятся спутники, но в то же время вы определяете, что такое наземная система отсчета, чтобы спутники также могли знать, где они находятся”.

В подтверждение этой неизменной точности компания Geoscience Australia подписала дополнительное соглашение с НАСА о продолжении их сотрудничества в области космических геодезических исследований в Яррагади.

Ник Браун похвалил ученых из Яррагади за их усердие в поддержании высоких международных стандартов в отношении устаревшего оборудования.

“Мы прекрасно сотрудничаем с НАСА, которым принадлежит зеркальное оборудование, которым мы пользуемся, и они помогают нам поддерживать его в рабочем состоянии”, - сказал он.

“Но сотрудники Geoscience Australia, люди, работающие в Яррагади, проделывают потрясающую работу по поддержанию этой инфраструктуры в рабочем состоянии. Они похожи на современных Макгайверов”.