A Sentinel-1A pályameghatározása

Posted on

A C-sávú apertúraszintézises radarberendezéssel (Synthetic Aperture Radar, SAR) felszerelt Sentinel-1A volt az európai Copernicus földmegfigyelő program elsőként felbocsátott műholdja. 2014 áprilisa óta kering közel 700 km magas, kvázi-poláris (az egyenlítői síkhoz képest 98,2°-os hajlásszögű), ún. napszinkron pályán. Adatai 2014 októbere óta szolgálatszerűen elérhetők, tervezett élettartama minimum 7 év.

A Sentinel-1A működtetéséhez korántsem elegendő a fenti pontossággal tudni, hogy éppen hol kering. A SAR berendezés adatainak interferometrikus alkalmazása például csak akkor lehetséges, ha a műhold pályáját úgy igazítják, hogy egy-egy adott terület fölött megfelelő hibahatáron belül mindig ugyanott, azonos pályaíven repüljön el. A Sentinel-1A üzemeltetéséhez ezért az űreszköz mindenkori térbeli pozícióját mindössze 5 cm-es (!) pontossággal szükséges ismerni. Mint egy nemrég megjelent publikációjukban a pályameghatározással megbízott európai konzorcium (Copernicus Precise Orbit Determination Service, CPOD) szakemberei részletesen is ismertették, ezt a szigorú követelményt sikerült teljesíteni.

A precíz pályameghatározás lelke egy kétfrekvenciás, nyolc csatornás GPS vevőberendezés a műhold fedélzetén. A jól ismert és a földfelszínen is széles körben használt amerikai navigációs rendszer műholdjaira végzett méréseket aztán a legfejlettebb szoftverekkel, a legpontosabb fizikai modellek felhasználásával dolgozzák fel. Figyelembe kell venni például a Föld nehézségi erőterének, az árapálynak a modelljét, a műholdat érő nem gravitációs hatásokat (a még abban a magasságban is meglevő légellenállást és a Naptól származó sugárnyomást). Nem kerülhető el a GPS vevőantenna fáziscentrum-változásának modellezése sem.

A Sentinel-1A műhold fantáziaképe, rajta a műholdtest szerkezeti modellje (satellite reference frame, SRF) és a GPS antenna koordinátarendszere (antenna reference frame, ARF) tengelyeinek megjelölésével. (Kép: ESA / Peter et al. 2017)

A Sentinel-1A esetében nincs alternatív módszer a pályameghatározás ellenőrzésére, a minőséget több feldolgozó központban függetlenül végzett számításokkal igyekeznek biztosítani. Más műholdaknál ez nem feltétlenül így van, például a Copernicus program 2016 februárjában indított Sentinel-3A holdja esetében a fedélzeten egy DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite) vevőberendezés és egy lézertükör is helyet kapott. Ez utóbbit földi állomásokról végzett precíz műholdas lézertávméréshez használják. Így különböző elven alapuló technikákkal is képesek ellenőrizni a pályaszámítás pontosságát.

A Sentinel-1A esetében a pályamegoldások összehasonlítása révén sikerült kiküszöbölni egy sugárirányban fellépő kb. 3 cm-es szisztematikus hibát, amit vissza tudtak vezetni a műhold geometriai modelljében meglevő eltérésre. Ezt az eltérést korrigálva, az összehasonlítások tanúsága szerint az 5 cm-en belüli helyzetmeghatározási pontosságot valóban sikerül garantálni a Sentinel-1A üzemeltetői számára.

Kapcsolódó link: