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Determinazione Orbitale di Satelliti Artificiali Lezione 2 Alessandro Caporali Università di Padova.

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Presentazione sul tema: "Determinazione Orbitale di Satelliti Artificiali Lezione 2 Alessandro Caporali Università di Padova."— Transcript della presentazione:

1 Determinazione Orbitale di Satelliti Artificiali Lezione 2 Alessandro Caporali Università di Padova

2 Metodi di inseguimento Ottico (visibile, i.r.): -posizione angolare dellimmagine visibile del satellite rispetto a stelle note, a diversi intervalli -Inseguimento laser ranging Radio (micro onde): -radar, pseudodistanze -Interferometria r.f. -Doppler

3 Osservazioni ottiche angolari Esposizioni multiple di una stessa lastra per sec, a intervalli di 10 sec, sincrone con il lampeggio della luce del satellite. FOV ~10 deg 2 Misure angolari rispetto a 4-5 stelle selezionate vengono fatte con un comparatore astrometrico

4 Inseguimento Laser Ranging Schema di corner cube retroreflector

5 Distanza e Pseudodistanza La distanza viene misurata come tempo di volo di un pacchetto donde o di una sequenza modulata temporalmente. Per distanze a una via, il disallineamento degli oscillatori locali comporta che la distanza geometrica è corrotta da un bias

6 Radar altimetro la posizione istantanea del satellite viene determinata da stazioni SLR per triangolazione Il radar altimetro determina la altezza del c.m. del satellite rispetto alla superficie del mare

7 Interferometria a r.f.

8 Inseguimento Doppler

9 Modelli geometrici delle osservazioni Parliamo di modello geometrico in quanto assumiamo che non vi sia atmosfera. In tali ipotesi la traiettoria stazione satellite può essere considerata rettilinea. (leffetto dellatmosfera verrà trattato più avanti) Vogliamo stabilire le relazioni analitiche tra osservabili e le coordinate istantanee del satellite, più gli altri eventuali parametri da stimare, se non sono noti a priori con sufficiente precisione

10 Ascensione retta e declinazione: eclittica equatore

11 Distanza e Doppler X=coordinate cartesiane inerziali del satellite x=coordinate cartesiane inerziali della stazione X x

12 Radar Altimetro H ellissoide = altezza del satellite lungo la normale allellissoide H geoide = altezza del geoide rispetto allellissoide H maree solide e oceaniche = contributo ad H geoide derivante dalle maree solide e oceaniche H bias = costante di calibrazione del R.A. H altimetro = H ellissoide - H geoide- H maree solide e oceaniche -H bias geoide ellissoide

13 Angoli topocentrici (Az el e simili) X= coordinate cartesiane della stazione coordinate cartesiane del vettore slant range N,E,U versori nelle direzioni nord, est e verticale(Up) Coseni direttori l,m,n:

14 Interferometria a r.f. Fronte donda piano (Fase= cost) b S versore nella direzione del satellite Errore di sincronismo presente se i due elementi dellinterferometro sono dotati di oscillatori indipendenti

15 Errori sistematici nelle osservazioni: la rifrazione atmosferica stratosfera 10 km 60 km ionosfera 400 km troposfera Ionosfera: porzione più esterna dellatmosfera terrestre: è un gas in stato ionizzato ( cariche libere) dalla componente UV della radiazione solare. La densità di elettroni liberi dipende fortemente dallattività del sole (ciclo solare ca 11 anni) e dallora del giorno Troposfera: porzione più basse dellatmosfera terrestre: la componente asciutta è un gas quasi ideale; la componente umida (vapore dacqua) è disciolta in modo disomogeneo e staziona negli strati più bassi.

16 Rifrazione ionosferica La rifrattività diventa immaginaria a frequenze inferiori a quelle del plasma (ca 60 MHz), che è la frequenza propria delle cariche libere. Segnali radio a frequenze inferiori vengono riflesse indietro; frequenze superiori hanno anche una componente trasmessa (rifratta). Effetto della ionosfera nei segnali dallo spazio: -ritardo e curvatura -Rotazione di Faraday -Velocità di fase> velocità di gruppo La ionosfera è un mezzo dispersivo: il ritardo e la curvatura dipendono con la frequenza, e sono proporzionali al numero di elettroni lungo il cammino ottico (TEC = Total electron content). Effettuando misure di tempi di arrivo di segnali emessi simultaneamente a diverse frequenze, si può stimare il TEC, e applicare la correzione alle misure. ff plasma Frequenza (MHz) TEC=10 16 el/ m 3 TEC=10 18 el/ m

17 Rifrazione troposferica La rifrattività ad ogni quota h dipende dalla pressione e temperatura dellaria, che sono calcolabili o misurabili La correzione della rifrazione dovuta alla componente secca della troposfera può essere calcolata affidabilmente


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