science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Met juwelen versierde LAGEOS-satellieten om de aarde te meten

Een schaalmodel van een van de twee LAGEOS-satellieten. Krediet:NASA's Goddard Space Flight Center

Zou dit een van de mooiste satellieten ooit gemaakt kunnen zijn? In feite is het een van een tweeling, aangezien er twee van deze met juwelen versierde bollen in een baan om de aarde draaien.

En een van hen draagt ​​een boodschap voor diep in de toekomst, als er iemand in de buurt is om het te ontcijferen (daarover later meer).

De ruimte-bling-tweeling zijn de LAGEOS-satellieten (LAGEOS staat voor LAser GEOdynamic Satellite). LAGEOS-1 werd op 4 mei gelanceerd door de Verenigde Staten, 1976, en LAGEOS-2, gemaakt door het Italiaanse ruimteagentschap, werd gelanceerd in 1992.

Dus dit jaar de originele bol van 60 cm – het ontwerp grijpt terug op de sferische satellieten van het vroege ruimtetijdperk, zoals Spoetnik, Vanguard en Echo - zullen 41 jaar in een baan om de aarde stijgen. Het is een veteraan van ruimtewetenschap.

Het interieur van elke satelliet is een massief messing cilinder, bedekt met een dikke aluminium schaal bezaaid met 422 "juwelen" gemaakt van gesmolten silica, en vier gemaakt van germanium.

Fused silica is gemaakt zonder de gebruikelijke ingrediënten van alledaags glas, zoals kalk en soda. Het heeft een veel hoger smeltpunt en zal niet barsten door de extreme temperaturen die in een baan om de aarde worden ervaren.

Het oppervlak van LAGEOS is bezaaid met 426 kubushoekprisma's om laserpulsen te reflecteren die worden uitgezonden door grondstations op aarde. Krediet:NASA's Goddard Space Flight Center

Dit is belangrijk omdat de LAGEOS-satellieten hoofdzakelijk worden gebruikt als inerte reflectoren, waarvan lasers kunnen worden teruggekaatst.

Ruimte lasers

De twee satellieten reizen rond 6 uur, 000 km van de aarde in een cirkelvormige polaire baan.

Elke dag, 35 satelliet-laserzenders over de hele wereld sturen laserpulsen om de LAGEOS-satellieten te onderscheppen. Twee van deze stations bevinden zich in Australië, op Mt Stromlo in de ACT en Yarragadee in WA. De Mt Stromlo-faciliteit wordt ook gebruikt om ruimteafval op te sporen.

Het proces werkt als volgt. Een telescoop zendt een laserstraal uit die op de satelliet is gericht, die de glazen ogen raakt en terug naar de aarde wordt afgebogen, waar de telescoop het ontvangt.

De tijdsduur van de retourvlucht geeft aan hoe ver de satelliet verwijderd is. Zodra de tijd is geregistreerd en gecorrigeerd, we kennen de afstand tot de satelliet op dat moment tot op de centimeter nauwkeurig.

De veranderingen in deze afstand in de tijd hebben betrekking op variaties in het zwaartekrachtveld en de rotatie van de aarde, evenals omgevingsfactoren in de orbitale ruimte.

Laserafstandsstations over de hele wereld. Krediet:internationale laserafstandservice

De LAGEOS-satellieten (hoewel de mooiste) zijn niet de enige doelen van het laserafstandsnetwerk. Andere satellieten die zijn uitgerust met retroreflectoren zijn de Russische BLITS (Ball Lens in Space) en ETALON 1 en 2, en de door studenten gerunde Starshine-satellieten.

Er zijn ook retroreflectoren op de maan - bij de Apollo 11, 14 en 15 landingsplaatsen, en op de Russische Lunokhod 1 en 2 rovers.

De metingen worden gecoördineerd en verspreid door de International Laser Ranging Service.

De aarde definiëren

De informatie van LAGEOS 1 en 2 heeft bijgedragen aan nieuwe perspectieven op de aarde, zoals voormalig projectwetenschapper David E. Smith uitlegt:

Vandaag, we zien de aarde als één systeem, met de vorm van de planeet, rotatie, atmosfeer, zwaartekrachtveld en de bewegingen van de continenten allemaal met elkaar verbonden. We vinden het nu vanzelfsprekend, maar LAGEOS heeft ons geholpen om tot dat beeld te komen.

Reflecterende satellieten kaatsen laserstralen terug naar de aarde.

We hebben de neiging om de aarde als een perfecte bol te zien, maar de verdeling van de massa erin is eigenlijk nogal klonterig, wat betekent dat de zwaartekracht niet gelijk verdeeld is.

Variaties in de posities van de satellieten hebben wetenschappers geholpen om deze distributie nauwkeurig in kaart te brengen om onze kennis van de onzichtbare geoïde onder het oppervlak te vergroten.

De geoïde is een weergave van de aarde als je de invloed van getijden- en atmosferische krachten wegneemt en je de zeespiegel voorstelt waar ze zouden liggen op basis van de zwaartekracht alleen.

Nog belangrijker, de twee LAGEOS-satellieten bepalen het middelpunt, gebaseerd op het massamiddelpunt van de aarde, voor het International Terrestrial Reference System dat in de navigatie wordt gebruikt.

Een ander doel is om de snelheid en richting van tektonische plaatbewegingen te meten, die continentale drift veroorzaakt.

Bericht aan de toekomst

Beide LAGEOS-satellieten zijn volledig passief zonder instrumenten, en geen brandstof en batterijen die opraken, wat betekent dat ze de mensheid kunnen overleven. Hun banen kunnen ongeveer 8,4 miljoen jaar stabiel zijn, volgens de oorspronkelijke voorspelling.

De LAGEOS-1 plaquette. Op de top, de nummers één tot en met tien zijn geschreven in binaire notatie, en de aarde wordt getoond in een baan om de zon. De drie onderste panelen tonen kaarten van de aarde in verschillende tijdperken. Krediet:NASA's Goddard Space Flight Center

LAGEOS-1 is de drager van een van Carl Sagans tijdreizende interspeciescommunicatie.

Hij bedacht een ontwerp – getekend door Jon Lomberg die ook met hem samenwerkte aan de Voyager Golden Records – dat continentale drift op drie tijdstippen weergeeft:268 miljoen jaar geleden toen er alleen het supercontinent Pangaea was, 1976 toen de satelliet werd gelanceerd, en een projectie van 8,4 miljoen jaar in de toekomst. De kaarten zijn gegraveerd op een dunne stalen plaat die om de koperen cilinderkern is gewikkeld.

Je zou de satelliet moeten openbreken als een ei, Hoewel, om bij het bericht te komen.

Het is precies het soort buitenaards mysterieobject waarvan sciencefictionschrijvers zich voorstellen dat het op een planeet valt en persoonlijke en sociale onthullingen katalyseert. zelfs als het object ondoordringbaar is.

Wie weet wie of wat het over 8,4 miljoen jaar vindt, als het zo lang duurt. Zal het smelten bij terugkeer, onopgemerkt en ongerouwd in de oceaan vallen, of bots op wat er nog over is van Australië, zoals Skylab, om nog een paar miljoen jaar onder de sterren te liggen?

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.