Введение к работе
Результаты высокоточных наблюдений искусственных спутни-:ов Земли /ИСЗ/ составляют одну из частей массива эмпирических ;акных современной науки. Варной особенностью является малая юличина относительной погрешности измерений. Лазерные устаков-:и, например, способны измерять топоцентрические дальности до :путников, снабженных уголковыми отражателями, с ошибкой от од-:ого до десяти сантиметров при величине самих расстояний более 'ысячи километров.
Множество факторов определяет движение ИСЗ по орбите. іто и гравитационное поле Земли, Луны, Солнца, и потенциал, >бусловленный приливными деформациями, и торможение в верхней ітмосфере. Наблюдения спутников выполняются на обсерваториях, :оординаты которых изменяются как по причине перемещения оси іращения в теле Земли, так и в связи с движением континентов.
Существует принципиальная возможность получения числених значений геодинамических параметров на основе спутниковых [аблюдений, при этом в модели движения КСЗ надо учитывать все :ущеетвенные факторы и анализировать разности между наблюдаемыми и вычисленными величинами для определения поправок к приня-ым значениям параметров. Для надежного анализа таких разностей 'остаточных уклонений/ методическая ошибка вычисления положения :путника не должна превышать погрешности измерений. Поскольку в ютаточных уклонениях содержится информация о физических явлених с широким диапазоном периодов, от долей суток до несколь-:их лет, постольку теория движения должна сохранять свою точ-юсть на длительных интервалах Бремени. Создание такой теории -:ложная проблема, и хотя для космической геодинамики она имеет
вспомогательны:": характер, без ее решения нельзя выполнять квалифицированную обработку результатов наблюдений и анализ остаточных уклонений.
Естественное желание гарантировать высокую точность вьгак лений вызвало, с одной стороны, активное использование алгоритмов численного интегрирования уравнений движения и, в то же время, алгоритмизацию аналитических исследований. Существенно то, что при большом количестве наблюдательных данных, равномерно раї пределенных по орбите на коротких интервалах времени порядка нескольких дней, численное интегрирование позволяет оперативно получать оценки некоторых геодинамических параметров. Аналитические методы, уступая численным в оперативности решения конкретны? задач на коротких дугах, по своей сущности предназначены для анг лиза наблюдений, выполненных на длительных интервалах времени. Аналитическое решение представляет собой совокупность амплитуд и аргументов тригонометрических функций и имеет наглядный физический смысл.
Все эти соображения подтверждают актуальность темы npej латаемого исследования : построение высокоточной теории двикені искусственных спутников Земли в аналитической форме.
В трудах многих ученых тема развивается плодотворно и последовательно вот уже более тридцати лет. Сделано немало, аналитическая теория движения ИСЗ имеет вед ярких и интересных по содержанию фрагментов, и дальнейшее развитие невозможно без сотворения не столько нового, сколько обобщающего подхода и использования современных компьютеров.
Научная новизна_ предлагаемого исследования, на мой взгляд, и заключается е аккуратном объединении в пакете програш достижении многих ученых, при этом по одному алгоритму, одним и тем же способом учитывается дєйстеиє на космические объекты с
зазличными орбитами всех известных возгорающие факторов, а точность вычислений ограничивается только возможностям компьютера і принятой моделью движения.
3 изложении на бумаге вся завершенная работа занимает :ри главы и 109 страніщ с предисловием, послесловием и списком іитературк из 33 наименований.
При сохранении всех достижений, а это и использование промежуточной орбиты, учитывающей влияние сжатия, и применение хоро-ю разработанного в теории возмущений метода канонических ггреоб->азований - метода Цайпеля в современной ^формулировке Хори и Дери, гармонично включающего численно - аналитический метод интернирования особых слагаемых, и представление решения в форме три-'окометрических рядов с численными значениями амплитуд при функ-иях синус и косинус от аргументов в буквенном виде, в предлагае-:ом исследовании выполнены следующие обобщения : / все параметры промежуточной орбиты, основанной ка решении обобщенной задачи двух неподвигных центров, вычисляются с точностью, ограниченной только возможностями компьютера, / частные производные высших порядков от параметров движения по каноническим элементам промежуточной орбиты вычисляются по точным формулам, / вместо традкпионнкх разложений предтожено преобразование с использованием естественных угловых переменных промежуточной орбиты, неявко зависящих от времени, но зато явно входящих В- возмущающую функцию, ' для интегрирования по независимой переменной выводится рекуррентная формула, удобная при вычислениях, ' мгновенные значення агзглптуд тригонометрических слагаемых . на конкретный момент времени определяются при помощи ряда Теплота.
Совокупность этих методов и идей соединились в комплексе алгоритмов и программ для сотворения численно - аналитическое теории движения ИСЗ и анализа всех видов высокоточных наблюденш" от оптических до радиоинтерферометрическкх. В алгоритмах учтены следующие факторы, влияющие на движение космического объекта : притяжение Земли, .Пуны, Солнца, притяжение, обусловленное приливными деформациями в теле Земли и океаническими приливами, давление солнечной радиации, торможение в верхней атмосфере и силы инерции.
Достоверность и надежность предлагаемых алгоритмов подтверждены как подробным тестированием, так и анализом действительных наблюдений различных спутников.
Выполнена обработка стетографических наблюдений геостаци-
fi ti онарного объекта - априорная точность 1-2 секунды дуги, доті стигнутая точность 1.5 секунды дуги - и лазерных наблюдений
низкоорбитальных геодезических спутников с априорной точностью 1-3 метра и ошибкой одного измерения после фильтрации 1.4 метра. Обширный наблюдательный материал - высокоточные измерения дальности до ИСЗ Лагеос, - использован для самой строгой прс верки результатов исследований. Средняя квадратическая погрешность одного наблюдения на интерзале обработки, равном пяти суткам, составила семь сантиметров, при этом с еысокой точностью удается определить параметры вращения Земли.
Практическая ценность работы определяется тем, что построенная в предлагаемой форме - совокупность алгоритмов и программ - аналитическая теория дзигенкя искусственных спутников Земли справедлива в широком классе элементов орбит космических объектов, имеет точность, не уступающую точности современных наблюдений, и сохраняет ее на длительных интервалах времени.
Работа нал задачей продолжалась е течение пятнадцати лет,
^тдельные ее этапы обсуждались на Соеєтє по небесной механике, і конкретные результаты анализа наблюдений космических объектов шли рассказаны на Координационном совете по астрометрии ГАІ'ДІІ.
_Ка защиту еыносятся с.тедугдие полокения :
.. Методика точного вычисления параметров обобщенной задачи
двух неподвижных центров. !. Способ аккуратного использования промежуточной орбиты в
теории возмущений.
