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衛(wèi)星在軌道上沒有任何可供參考的坐標(biāo),它是怎么知道具體位置的?

如果你身處一個陌生的環(huán)境,不知道這是哪里,那么你只要掏出手機(jī),就可以在手機(jī)上查看到自己的定位。手機(jī)能接收到來自整個在軌衛(wèi)星系統(tǒng)的信號,通過對這些信號進(jìn)行三角測量及大量數(shù)學(xué)運(yùn)算,就能獲取你的定位,將其顯示為地圖上的一個小點(diǎn)。

這些衛(wèi)星在軌道上沒有任何可供參考的坐標(biāo),那它是怎么知道具體位置是哪的呢?

如果衛(wèi)星所在的軌道足夠高,距大氣層足夠遠(yuǎn),它們就能推測自己的位置,它們運(yùn)行的軌道基本不變,也沒有大氣層削減它們的速度,但這樣得出的結(jié)果不夠精確。因為太陽和月球的重力,甚至是地球上的山脈,都會導(dǎo)致偏差。

或許它們也可以利用其他衛(wèi)星信號,例如GPS,但如果衛(wèi)星全都相互依賴,結(jié)果就會慢慢失真,或許它們可以追蹤恒星或地球上的標(biāo)志物,但這樣結(jié)果也不夠精準(zhǔn)。因此,地球需要從特定點(diǎn)將某種東西射向天空,并計算出衛(wèi)星的具體位置。

其中一個設(shè)備就藏在英格蘭南部的鄉(xiāng)村里,它看起來與普通天文臺相似,卻并不用來觀星,研究人員追蹤處于不同軌道,具有不同功能的人造衛(wèi)星,這些人造衛(wèi)星都需要有特制的反光板將光線反射給研究人員,這樣他們就能測量光的飛行時間并用其測算距離。

只需發(fā)射一束脈沖非常短的激光,并且每秒鐘發(fā)射一千次,由于所使用的是脈沖極短的激光,每次發(fā)射只需10皮秒,約等于3毫米長的光波,這就限制了精準(zhǔn)度,所以每次發(fā)射都有3至4毫米的誤差,只要天氣晴朗,該站全天工作。

當(dāng)天上的云散開后,就能觀察到真實狀況,因為用的是激光,有特定的波長,所以可以對其進(jìn)行篩選并實現(xiàn)全天工作。光在真空中的速度為常數(shù),而光在大氣層中的速度是不定的,其主要取決于氣壓,也取決于溫度和濕度。

地球上分布著大約35個正在工作的站點(diǎn),主要分布在北半球,而這可能不太符合科學(xué)的觀念,它們本該均勻分布在世界各地,澳大利亞有一些站點(diǎn)起到很大作用,因為它們提供了大量來自南半球的數(shù)據(jù),理想狀態(tài)下,站點(diǎn)分布應(yīng)更加均勻。

當(dāng)然,隨著光的衰減,我們腳下的這片土地——地球是靜止的,但這嚴(yán)格來說并不屬實。在激光測距剛剛出現(xiàn)的六十年代,從這些測量可以發(fā)現(xiàn)一種大趨勢,比如冰蓋融化,質(zhì)量從極地冰蓋到赤道的重新分布。

這些來自全球站點(diǎn)的數(shù)據(jù)都將進(jìn)入國際數(shù)據(jù)庫,各地的研究人員都能獲得這些國際數(shù)據(jù)集。

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