ИСТИНА

Успешно реализованная спутниковая миссия GRACE [1] и функционирующая в настоящий момент GRACE-FO [2] позволили существенно улучшить наше представление о глобальном гравитационном поле Земли (ГПЗ) и его временных вариациях на месячном интервале времени. Ключевая идея миссий заключается в измерении межспутниковых расстояний между двумя спутниками-близнецами, что позволяет измерить разницу первых производных геопотенциала между двумя космическими аппаратами (КА), находящимися на небольшом расстоянии друг от друга (~200 км). Выбор полярной орбиты спутников обеспечивает глобальное покрытие поверхности Земли и наблюдать изменение масс в полярных областях. Однако такая конфигурация обладает рядом существенных недостатков, обусловленных различной плотностью покрытия поверхности Земли наблюдениями в приполярных и экваториальных областях, что приводит к зависимости точности ежемесячных моделей от географической широты. Другой существенный недостаток космических гравитационных группировок, состоящих из пары спутников, находящихся на одинаковых орбитах, связан с тем, что невозможно одновременно улучшить пространственное и временное разрешение моделей ГПЗ [3, 4]. Решением проблемы может быть мультипарная группировка КА, которая позволяет одновременно покрывать подспутниковыми трассами существенно разные участки поверхности Земли. Основная задача таких конфигураций – обеспечить более равномерное распределение плотности трасс на различных широтах и большую изотропность измерений, что в конечном итоге обеспечит более высокую точность моделей ГПЗ. Наиболее перспективной конфигурацией, которая рассматривается в качестве кандидата для реализации гравитационной миссии следующего поколения (ГМСП) в ближайшем будущем, является конфигурация BENDER [5]. Данная конфигурация образована двумя парами спутников, находящихся на орбитах с разным наклонением (одна близполярная и одна наклонная), что позволяет проводить измерения по разным направлениям. Повышение чувствительности к вариациям ГПЗ по сравнению с миссиями GRACE и GRACE-FO требует применения системы компенсации сноса и контроля высоты орбиты для компенсации негравитационных ускорений, а также использование более низкой высоты орбиты. В докладе предполагается рассмотреть результаты исследования потенциальных возможностей космических группировок, состоящих из двух пар космических аппаратов, движущихся на разных орбитах, так называемых ГМСП, для повышения пространственного и временного разрешения, а также точности восстановления существующих моделей ГПЗ. В работе [6] выполнено полномасштабное численное интегрирование взаимного орбитального движения мультипарных группировок КА с учетом возмущающих факторов гравитационных и негравитационных сил. Критерием оптимизации для определения перспективных орбитальных параметров являлось условие 100% покрытия поверхности Земли подспутниковыми трассами КА с минимальным расстоянием между трассами по долготе и широте для интервалов времени 10, 15 и 30 суток. Для найденных мультипарных конфигураций с оптимальными параметрами выполнено решением обратной задачи по восстановлению ГПЗ с целью уточнения коэффициентов Стокса и оценки эффективности полученных решений. Мультипарная конфигурация с орбитальными параметрами h1 = 370 км, i1 = 90.5° и h2 = 370 км, i2 = 70.0° позволяет повысить как пространственное, так и временное разрешение моделей ГПЗ при 100% покрытии со значительным уточнением зональных, секториальных и тессеральных гармоник с возможностью построения следующих высокоточных моделей: 1) с пространственным разрешением 1° ×1° (длина полуволны ~ 111 км) на интервале 30 дней; 2) с пространственным разрешением 2° ×2° (длина полуволны ~ 111 км) на интервале 15 дней; 3) с пространственным разрешением 3° ×3° (длина полуволны ~ 111 км) на интервале 10 дней; Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 23-42-00055.