Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Naukowcy z Wrocławia udoskonalili laserowe pomiary odległości do Księżyca i satelitów

Recommended Posts

Najnowsze odkrycie naukowców z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu dowodzi, że dotychczasowe podejście do korygowania błędów wynikających z opóźnienia wiązki laserowej w atmosferze było wadliwe.  Dlatego proponują zupełnie nowe rozwiązanie, dzięki któremu obserwacje m.in.: kształtu Ziemi, topniejących lodowców oraz zmian poziomu wód oceanicznych będą dokładniejsze.

Pomiary laserowe opierają się na rejestracji różnicy czasu pomiędzy momentem wysłania impulsu laserowego na stacji a momentem powrotu tego samego impulsu po tym, gdy zostanie on odbity przez retroreflektor na satelicie lub Księżycu. Podczas pomiaru wiązka laserowa przechodzi dwukrotnie przez atmosferę ziemską, gdzie ulega ugięciu i opóźnieniu. Technologia detektorów laserowych pozwala na uzyskanie dokładności sub-milimerowych. Jednakże błędy wyznaczenia opóźnienia wiązki laserowej w atmosferze są wielokrotnie większe i stanowią główne źródło błędów w pomiarach laserowych do satelitów i Księżyca.

Na czym polega nowatorstwo rozwiązania Polaków?

Naukowcy z Instytutu Geodezji i Geoinformatyki Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu zaproponowali zupełnie nowe i innowacyjne podejście do korygowania opóźnienia wiązki laserowej w atmosferze. Podejście opiera się na uwzględnieniu grubości warstw atmosfery, przez które przechodzi laser. Do wyznaczenia wartości opóźnienia lasera wykorzystuje się odczyty meteorologiczne na stacji, do których wyliczana jest poprawka zależna od wysokości satelity nad horyzontem oraz od początkowej wartości opóźnienia wiązki lasera. W zaproponowanej metodzie analizuje się wszystkie pomierzone odległości na wszystkich stacjach i wylicza się dla każdej stacji poprawki, które są wprost proporcjonalne do opóźnienia wiązki lasera wynikającego z bezpośrednich pomiarów meteorologicznych i grubości atmosfery, którą musi pokonać laser. Poprawkę meteorologiczną wystarczy wyliczać raz na tydzień dla każdej stacji laserowej, dzięki czemu obliczenia pozostają stabilne nawet dla stacji z niewielką liczbą zarejestrowanych pomiarów laserowych do satelitów, a zarazem błąd wynikający z opóźnienia atmosferycznego zostaje prawie całkowicie usunięty. Metoda opracowana przez polski zespół pozwala na skuteczną eliminację od 75 do 90% błędów systematycznych w pomiarach laserowych wynikających z błędów opóźnienia atmosferycznego.

Sposób redukcji błędów meteorologicznych już niedługo ma szansę stać się standardem w laserowych pomiarach odległości do satelitów zwiększając dokładność nawet historycznych obserwacji Księżyca i satelitów, dzięki swojej prostocie i uniwersalności. Pozwala również na wykrycie błędnych odczytów z barometrów, które wcześniej negatywnie wpływały na satelitarne obserwacje Ziemi i Księżyca. Przełoży się to na poprawę przyszłych oraz wcześniejszych obserwacji kształtu Ziemi, tzw. geoidy, zmiany centrum masy Ziemi i obserwacji nieregularności w ruchu obrotowym, obserwacji topniejących lodowców oraz zmian poziomu wód oceanicznych.

Po co mierzymy odległości do satelitów?

Dzięki pomiarom laserowym do sztucznych i naturalnego satelity Ziemi dowiedzieliśmy się, ile wynosi stała grawitacji i masa Ziemi, o ile zmienia się spłaszczenie Ziemi w czasie, możemy korygować i wyliczać poprawki pozycji satelitów Galileo i GLONASS oraz zidentyfikowaliśmy, gdzie znajduje się środek masy Ziemi i jak przemieszcza się w czasie za sprawą topniejących lodowców na Grenlandii. Pomiary laserowe do Księżyca pozwoliły odkryć, że Księżyc oddala się od Ziemi o 3,8 cm rocznie. Ponadto pozwoliły na dokładny opis wahań w ruchu Księżyca, czyli tzw. libracji oraz zrewidować pochodzenie srebrnego globu.

Wrocławskie centrum obliczeniowe pomiarów laserowych

Grupa badawcza kierowana przez profesora Krzysztofa Sośnicę od wielu lat zajmuje się rozwojem technik laserowych i mikrofalowych w geodezji satelitarnej, a także wyznaczaniem precyzyjnych orbit sztucznych satelitów i parametrów opisujących Ziemię. W Instytucie Geodezji i Geoinformatyki Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu od 2017 roku funkcjonuje Stowarzyszone Centrum Analiz Międzynarodowej Służby Pomiarów Laserowych do Sztucznych Satelitów i Księżyca (ang. International Laser Ranging Service, ILRS). Centrum odpowiada za monitorowanie jakości orbit satelitów Globalnych Nawigacyjnych Systemów Satelitarnych (GNSS): Galileo, GLONASS, BeiDou i QZSS z wykorzystaniem orbit opartych o obserwacje mikrofalowe i bezpośrednie pomiary laserowe. Jako jedyne na świecie, wrocławskie centrum specjalizuje się w kombinacji dwóch technik obserwacyjnych sztucznych satelitów: laserowej i mikrofalowej GNSS. 


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wszystko jest opisane w artykule z tego, co widzę, ale nie chce mi się teraz całości czytać :) Chodzi zapewne o prędkość światła w niejednorodnym ośrodku oraz generalnie propagację fali. Wiele wymienionych pomiarów zależy od dokładnej znajomości prędkości światła, a ta zależy od warunków optycznych w atmosferze, które wynikają wprost z warunków meteorologicznych :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

droga Bakterio, że zapewne chodzi o v swiatła to oczywiste, ale - "Podejście opiera się na uwzględnieniu grubości warstw atmosfery, przez które przechodzi laser. Do wyznaczenia wartości opóźnienia lasera wykorzystuje się odczyty meteorologiczne na stacji, do których wyliczana jest poprawka zależna od wysokości satelity nad horyzontem oraz od początkowej wartości opóźnienia wiązki lasera." - jakie odczyty: temperatury, wilgotności czy temperatury?! Jak ja bym coś takiego napisał, to wielu by mnie za to skarciło. W końcu Koalnia Wiedzy to nie Pudelek

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Misja Psyche jeszcze nie dotarła do celu, a już zapisała się w historii podboju kosmosu. Głównym jej celem jest zbadanie największej w Układzie Słonecznym asteroidy Psyche. Przy okazji NASA postanowiła przetestować technologię, z którą eksperci nie potrafili poradzić sobie od dziesięcioleci – przesyłanie w przestrzeni kosmicznej danych za pomocą lasera. Agencja poinformowała właśnie, że z Psyche na Ziemię trafił 15-sekudowy materiał wideo przesłany z odległości 31 milionów kilometrów z maksymalną prędkością 267 Mbps. To niemal 2-krotnie szybciej niż średnia prędkość szerokopasmowego internetu w Polsce.
      To, czego właśnie dokonała NASA jest nie zwykle ważnym osiągnięciem. Pozwoli bowiem na znacznie sprawniejsze zbieranie danych z instrumentów pracujących w przestrzeni kosmicznej i zapewni dobrą komunikację z misjami załogowymi odbywającymi się poza orbitą Ziemi.
      Sygnał z Psyche potrzebował około 101 sekund, by dotrzeć do Ziemi. Dane, przesyłane przez laser pracujący w bliskiej podczerwieni trafiły najpierw do Hale Teelscope w Palomar Observatory w Kalifornii. Następnie przesłano je do Jet Propulsion Laboratory w Południowej Kalifornii, gdzie były odtwarzane w czasie rzeczywistym podczas przesyłania. Jak zauważył Ryan Rogalin, odpowiedzialny za elektronikę odbiornika w JPL, wideo odebrane w Palomar zostało przesłane przez internet do JPL, a transfer danych odbywał się wolniej, niż przesyłanie danych z kosmosu. Podziwiając tempo transferu danych nie możemy zapomnieć też o niezwykłej precyzji, osiągniętej przez NASA. Znajdujący się na Psyche laser trafił z odległości 31 milionów kilometrów w 5-metrowe zwierciadło teleskopu. Sam teleskop to również cud techniki. Jego budowę ukończono w 1948 roku i przez 45 lat był najdoskonalszym teleskopem optycznym, a jego zwierciadło główne jest drugim największym zwierciadłem odlanym w całości.
      Po co jednak prowadzić próby z komunikacją laserową, skoro od dziesięcioleci w przestrzeni kosmicznej z powodzeniem przesyła się dane za pomocą fal radiowych? Otóż fale radiowe mają częstotliwość od 3 Hz do 3 Thz. Tymczasem częstotliwość pracy lasera podczerwonego sięga 300 THz. Zatem transmisja z jego użyciem może być nawet 100-krotnie szybsza. Ma to olbrzymie znaczenie. Chcemy bowiem wysyłać w przestrzeń kosmiczną coraz więcej coraz doskonalszych narzędzi. Dość wspomnieć, że Teleskop Webba, który zbiera do 57 GB danych na dobę, wysyła je na Ziemię z prędkością dochodzącą do 28 Mb/s. Zatem jego systemy łączności działają 10-krotnie wolniej, niż testowa komunikacja laserowa.
      Zainstalowany na Psyche Deep Space Optical Communication (DSOC) uruchomiono po raz pierwszy 14 listopada. Przez kolejne dni system sprawdzano i dostrajano, osiągając coraz szybszy transfer danych i coraz większą precyzję ustanawiania łącza z teleskopem. W tym testowym okresie przesłano na Ziemię łącznie 1,3 terabita danych. Dla porównania, misja Magellan, która w latach 1990–1994 badała Wenus, przesłała w tym czasie 1,2 Tb.
      Misja Psyche korzysta ze standardowego systemu komunikacji radiowej. DSOC jest systemem testowym, a jego funkcjonowanie nie będzie wpływało na powodzenie całej misji.


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Intel ogłosił, że wybuduje w Polsce supernowoczesny zakład integracji i testowania półprzewodników. Stanie on w Miękini pod Wrocławiem, a koncern ma zamiar zainwestować w jego stworzenie do 4,6 miliarda dolarów. Inwestycja w Polsce to część obecnych i przyszłych planów Intela dotyczących Europy. Firma ma już fabrykę półprzewodników w Leixlip w Irlandii i planuje budowę drugiej w Magdeburgu w Niemczech. W sumie Intel chce zainwestować 33 miliardy euro w fabrykę w Niemczech, zakład badawczo-rozwojowo-projektowy we Francji oraz podobne przedsięwzięcia we Włoszech, Hiszpanii i Polsce.
      Zakład w Polsce ma rozpocząć pracę w 2027 roku. Zatrudnienie znajdzie w nim około 2000 osób, jednak inwestycja pomyślana została tak, by w razie potrzeby można było ją rozbudować. Koncern już przystąpił do realizacji fazy projektowania i planowania budowy, na jej rozpoczęcie będzie musiała wyrazić zgodę Unia Europejska.
      Intel już działa w Polsce i kraj ten jest dobrze przygotowany do współpracy z naszymi fabrykami w Irlandii i Niemczech. To jednocześnie kraj bardzo konkurencyjny pod względem kosztów, w którym istnieje solidna baza utalentowanych pracowników, stwierdził dyrektor wykonawczy Intela, Pat Gelsinger. Przedstawiciele koncernu stwierdzili, że Polskę wybrali między innymi ze względu na istniejącą infrastrukturę, odpowiednio przygotowaną siłę roboczą oraz świetne warunki do prowadzenia biznesu.
      Zakład w Miękini będzie ściśle współpracował z fabryką w Irlandii i planowaną fabryką w Niemczech. Będą do niego trafiały plastry krzemowe z naniesionymi elementami elektronicznymi układów scalonych. W polskim zakładzie będą one cięte na pojedyncze układy scalone, składane w gotowe chipy oraz testowane pod kątem wydajności i jakości. Stąd też będą trafiały do odbiorców. Przedsiębiorstwo będzie też w stanie pracować z indywidualnymi chipami otrzymanymi od zleceniodawcy i składać je w końcowy produkt. Będzie mogło pracować z plastrami i chipami Intela, Intel Foundry Services i innych fabryk.
      Intel nie ujawnił, jaką kwotę wsparcia z publicznych pieniędzy otrzyma od polskiego rządu. Wiemy na przykład, że koncern wciąż prowadzi negocjacje z rządem w Berlinie w sprawie dotacji do budowy fabryki w Magdeburgu. Ma być ona warta 17 miliardów euro, a Intel początkowo negocjował kwotę 6,8 miliarda euro wsparcia, ostatnio zaś niemieckie media doniosły, że firma jest bliska podpisania z Berlinem porozumienia o 9,9 miliardach euro dofinansowania. Pat Gelsinger przyznał, że Polska miała nieco więcej chęci na inwestycję Intela niż inne kraje.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      We Wrocławiu otwarta została pierwsza w Polsce miejska farma akwaponiczna. Powstała ona w ramach polsko-norweskiego PROJEKTU USAGE. Rolą farmy akwaponicznej w centrum miasta jest zapewnienie świeżej żywności przeznaczonej dla lokalnych mieszkańców. Hodowla i uprawa w pobliżu odbiorcy to również skrócony łańcuch dostaw i ograniczony ślad węglowy, a wszystko to w trosce o środowisko i nasze bezpieczeństwo – podkreślono na stronie Miejskiej AquaFarmy.
      Pierwsze kontenery postawiono w październiku zeszłego roku. Miesiąc później zamontowano system akwaponiczny. W styczniu 2023 r. Water Science Technology Institute we Wrocławiu zaczął prace nad dobieraniem organizmów wodnych zamieszkujących zbiorniki.
      W AquaFarmie uprawę roślin (ich zestaw ma być podyktowany zapotrzebowaniem) łączy się z hodowlą. Sprawdzane są warunki dla ryb, a także dla raków oraz innych skorupiaków. Farma połączona jest z systemem zbierania i oczyszczania wód opadowych, a całość tworzy system zamknięty. W ten sposób uprawa może trwać przez cały rok, bez względu na warunki atmosferyczne, oszczędność wody, w porównaniu do tradycyjnego rolnictwa, wynosi nawet 90%. Ponadto uprawy tego typu wymagają też mniej miejsca niż konwencjonalne rolnictwo. Dodatkową zaletą jest redukcja ilości powstających odpadów.
      System akwaponiczny farmy zamknięty jest w przystosowanych do produkcji żywności kontenerach i został wyposażony w trzy zbiorniki do hodowli zwierząt. Ryby i skorupiaki hodowane są w systemie zamkniętym. Ich odchody przy pewnym stężeniu stają się toksyczne dla zwierząt, ale są cennym składnikiem pokarmowym dla roślin. Dlatego woda z odchodami pompowana jest do jednostki wyposażonej w filtry. Tam bakterie z rodzajów Nitrosomonas i Nitrobacter przekształcają amoniak w azotyny i azotany. Te są lepiej przyswajane przez rośliny.  Po odfiltrowaniu woda z substancjami pokarmowymi trafia do roślin. Tam stosowane są dwie metody hydroponiczne. W jednej z nich (NFT) korzenie roślin są obmywane stale płynącą wodą, a w metodzie DWC korzenie zanurzone są w intensywnie napowietrzanej i wymienianej wodzie. Z hodowli hydroponicznej woda, już oczyszczone z substancji toksycznych dla zwierząt, wraca do miejsca hodowli zwierząt. W ten sposób obieg zostaje zamknięty. Trzeba go jednak uzupełniać, gdyż część wody ubywa w wyniku transpiracji, parowania i wchłaniania przez rośliny. Do uzupełniania częściowo wykorzystywana jest oczyszczona woda opadowa.
      Cała produkcja żywności odbywa się w kontrolowanych, zamkniętych warunkach co znacznie ogranicza możliwość występowania chorób i szkodników. Dzięki temu można zrezygnować z chemicznych środków ochrony roślin oraz antybiotyków. Już w tej chwili twórcy farmy mówią o uprawie trybuli, mizuny, rukwi wodnej, trawy pszenicznej oraz buraka liściowego i hodowli raka czerwonoszczypcowego.
      AquaFarma ma być zarówno laboratorium służącym rozwojowi przyszłych systemów produkcji żywności oraz miejscem spotkań oraz wymiany wiedzy.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy czekają na uruchomienie Vera C. Rubin Observatory, obserwatorium astronomicznego, którego budowa dobiega końca w Chile. Na jego potrzeby powstał najpotężniejszy aparat fotograficzny na świecie. Obserwatorium ma co trzy tygodnie wykonywać fotografie całego nieboskłonu. Jego główny program badawczy – Legacy Survey of Space and Time – zakłada utworzenie mapy Drogi Mlecznej, dokonanie spisu obiektów w Układzie Słonecznym czy zbadanie niewyjaśnionych sygnałów dobiegających z głębi wszechświata. Jednak obserwatorium może nigdy nie spełnić pokładanych w nim nadziei.

      Niedawno opublikowane raporty przygotowane przez zespół obserwatorium, a także amerykańskie Government Accountability Office – odpowiednik polskiej NIK – rysują przyszłość astronomii w ciemnych barwach. Konstelacje sztucznych satelitów, których panele słoneczne i anteny odbijają światło, mogą praktycznie uniemożliwić naziemne badania astronomiczne w świetle widzialnym. Niemożliwe mogą stać się badania kolizji czarnych dziur czy obserwacje asteroid bliskich Ziemi. Specjaliści ostrzegają, że mamy ostatnią możliwość, by temu zapobiec.
      Obecnie na orbicie okołoziemskiej znajduje się ponad 5400 satelitów. Większość z nich, umieszczona na niskich orbitach, okrąża Ziemię w ciągu około 1,5 godziny. Od czasu, gdy w 2019 roku firma SpaceX wystrzeliła swoją pierwszą grupę pojazdów i rozpoczęła budowę konstelacji Starlink, liczba sztucznych satelitów szybko rośnie, a będzie rosła jeszcze szybciej, gdyż dołączają kolejne przedsiębiorstwa. Z danych amerykańskiej Federalnej Komisji Komunikacji oraz Międzynarodowej Unii Telekomunikacji wynika, że tylko do tych dwóch organizacji wpłynęły wnioski o zezwolenie na wystrzelenie w najbliższych latach 431 713 satelitów, które będą tworzyły 16 konstelacji.
      Jeśli nad naszymi głowami będzie krążyło 400 000 satelitów, to będą one widoczne na każdym zdjęciu wykonanym w ramach badań astronomicznych. I nawet jeśli udałoby się automatycznie usunąć je z fotografii, to przy okazji utracona zostanie olbrzymia liczba informacji. Wyeliminowanie takich satelitów z obrazów będzie jednak bardzo trudne, między innymi dlatego, że będą się one poruszały w różny sposób i w różny sposób wyglądały w zależności od stosowanych filtrów kolorów. Eksperci, którzy pracują nad systemem wysyłającym automatyczne alerty do społeczności astronomów, gdyby Vera C. Rubin Observatory odkryło coś nowego – np. supernową – na nieboskłonie, obliczają, że konstelacje satelitów mogą doprowadzić do pojawienia się... 10 milionów fałszywych alertów na dobę. To pokazuje, jak ważne jest usuwania satelitów ze zdjęć. Nie wiadomo jednak, czy uda się uniknąć wszystkich takich fałszywych alertów, jak wiele informacji zostanie przy okazji utraconych i ile interesujących obiektów pozostanie przez to niezauważonych.
      Konstelacje sztucznych satelitów mogą też znacznie utrudnić obserwację asteroid bliskich Ziemi. Dotychczas było wiadomo, że najlepszym momentem do ich wyszukiwania jest zmierzch. Jednak o zmierzchu panele słoneczne satelitów będą dobrze oświetlone, zaburzając możliwość obserwacji.
      Problem narasta. We wrześniu ubiegłego roku firma AST SpaceMobile wystrzeliła swojego prototypowego satelitę o nazwie BlueWalker3. Gdy dwa miesiące później rozwinął on anteny o powierzchni ponad 64 metrów kwadratowych, stał się jednym z najjaśniejszych obiektów na niebie. Jaśniejszym niż 99% gwiazd widocznych gołym okiem. A to dopiero początek. AST SpaceMobile chce w najbliższych latach wystrzelić 168 jeszcze większych satelitów.
      Obok pytania o wpływ konstelacji satelitów na badania naukowe rodzi się też pytanie o kwestie kulturowe czy filozoficzne. Czy kilka wielkich koncernów ma prawo kontrolować to, co ludzie widzą na nocnym niebie. Czy niebo, które przez wieki wpływało na literaturę, malarstwo, filozofię może zostać de facto sprywatyzowane przez kilka przedsiębiorstw liczących na kolosalne zyski. Istnieje bowiem poważne niebezpieczeństwo, że już za kilka lat, chcąc spojrzeć w rozgwieżdżone niebo, zobaczymy na nim więcej odbijających światło słoneczne sztucznych satelitów niż gwiazd. I nie będzie miało znaczenia, w którym miejscu Ziemi będziemy mieszkali.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Odnaleziono kolejny fragment barokowej fontanny z Neptunem, która niegdyś zdobiła plac Nowy Targ we Wrocławiu. Okazało się, że jedna z czterech muszli - trzymanych oryginalnie przez syreny i trytony - pełniła funkcję ozdoby w ogródku mieszkanki Wielowsi Średniej.
      Jak podaje serwis Wroclaw.pl, na muszlę natrafiła dziennikarka Radia Wrocław. Przeprowadzała wywiad z mieszkańcami podsycowskiej miejscowości i to oni skierowali ją w konkretne miejsce.
      Siedemnastego stycznia br. niemal kompletny element został przewieziony do Wrocławia.
      Wratislavianista dr Tomasz Sielicki – który wpadł na trop fontanny – przypomina, że w zeszłym roku odnaleziono rzeźbę Neptuna [korpus z prawie całą lewą nogą; górna część sięga linii żuchwy], jedną z muszli, jedną ze ślimacznic, kapitel z resztkami delfinów, głowę delfina oraz dolną partię syreny bądź trytona.
      Wiosną poszukiwania będą kontynuowane. Choć priorytetem jest odnalezienie głowy Neptuna, inne elementy są również na wagę złota, bo pomogą w ewentualnym odtworzeniu fontanny. Dr Sielicki szacuje, że dotąd odnaleziono ok. 50% całości.
      Wszystkie zebrane części oddano w depozyt do Muzeum Miejskiego Wrocławia. W pracowni kamieniarskiej na Starym Cmentarzu Żydowskim czekają na stabilne dodatnie temperatury; wtedy zostaną oczyszczone.
      Mówiąc o przyszłości, dr Sielicki wspomina o 2 ewentualnych scenariuszach. Pozostałości fontanny można by gdzieś wyeksponować albo, co wymagałoby większych środków pieniężnych, pokusić się o odtworzenie zabytku. Wratislavianista uważa, że da się to zrobić dzięki wykorzystaniu odnalezionych elementów i odkuciu nowych na wzór historycznych. Sprawa dalszych losów zabytku pozostaje otwarta.
       


      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...