Впервые ученые предложили способ анализа спутниковой информации для наблюдения за изменениями на нашей планете.
Непрерывно передавая сигналы между космосом и Землей, тысячи спутников вращаются вокруг планеты. Исследователи из проекта FFG Estimation Института геодезии Технологического университета Граца разработали способ выявления мельчайших изменений в данных сигналах, открывающий новые возможности для отслеживания динамических процессов на нашей планете.
От подземных вод до орбиты
Изменения уровня моря и запасов подземных вод влияют на гравитационное поле Земли, что сказывается на траекториях орбитальных спутников. Анализируя изменения в орбитальном позиционировании, ученые могут определить сдвиги в гравитационном поле и их земные причины.
«Благодаря нарастающей доступности спутникового интернета у нас теперь множество коммуникационных сигналов, превосходящих по количеству и мощности сигналы навигационных спутников. — говорит Филипп Берглез из Института геодезии.
«При использовании этих сигналов для измерений ожидается не только улучшенная доступность, но и повышение временного разрешения за счет большого числа спутников. », — добавил Берглез. «Это даёт возможность наблюдать за краткосрочными изменениями. В результате определения положения и изменений гравитационного поля Земли, важных для изучения климата, можно отслеживать в режиме реального времени погодные явления, такие как проливные дожди или изменение уровня моря. ».
Труднодоступные данные
Частные организации, например Starlink, OneWeb и Amazon, защищают сведения о динамично меняющихся структурах сигналов. Такая же информация, как данные об орбите и измерения расстояния, также недоступна общественности, что скрывает точное местоположение спутников этих компаний.
Стремление компаний охранять свои привилегии и патенты существенно осложняет доступ ученых к потоку гравитационных данных, получаемых с помощью спутников. Высокая погрешность при использовании лишь приблизительных данных усугубляет эту проблему.
Анализируя сигналы Starlink, учёные из Университета Граца разработали способ получения важной информации. В сигналах постоянно слышны, но меняющиеся по тональности звуки. С помощью эффекта Доплера исследователи точно определили положение спутника Starlink в пределах 50 метров.
Совершенствование сбора данных
Для достижения высокой точности, измеряемой в метрах, исследователям требуется пересмотреть метод сбора данных. Несмотря на успешное подтверждение концепции, испытания проводились с использованием штатной антенны. Доработка оборудования и методик повысит точность измерений.
Среди таких усовершенствований — использование антенны, которая может следовать за спутниками или собирать сигналы с разных направлений. Также планируется применять несколько антенн, объединенных в сеть, для триангуляции показаний и снижения уровня ошибок вместо одной антенны.
Чем больше измерений соберет команда, тем точнее сможет построить орбиту спутника, что обеспечит более надежную основу для расчета изменений гравитационного поля Земли. Кроме того, исследователи работают над новыми методами обработки сигналов.
Исследователи надеются на дальнейший прогресс
«Применение сигналов связи в геодезии дало возможность изучать и измерять Землю с большей точностью. », — говорит Берглез.
«Целью является повышение точности. После достижения этой цели мы сможем более точно определить происходящие в мире изменения. », — добавил Берглез.
Исследователи желают развеять сомнения по поводу конфиденциальности своей работы. Следя за сигналами, не расшифруют их содержание.
«Для большей ясности добавлю: обрабатываем сигналы связи, однако не имеем возможности и желания узнать их содержание. ».
«Мы используем спутники только для определения положения и наблюдения за орбитами, — добавил Берглез, — для определения гравитационного поля Земли. ».