Relativistic gravimetry
Work on the creation of a device that will be able to measure the parameters of the Earth’s gravitational field in space was started at the State Design Office «Yuzhnoye» in 2001 as part of the formation of a scientific research program on the «Sich-1M» spacecraft. But since there were no devices in...
Збережено в:
| Дата: | 2022 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine
2022
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/253709 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Geofizicheskiy Zhurnal |
Репозитарії
Geofizicheskiy Zhurnal| id |
journalsuranua-geofizicheskiy-article-253709 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Geofizicheskiy Zhurnal |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
комплексна система геофізичного моніторингу радіофізичний метод релятивістський ефект «червоного зміщення» мережа навігаційного забезпечення України relativistic «red shift» effect radiophysical method navigation support network of Ukraine complex geophysical monitoring system |
| spellingShingle |
комплексна система геофізичного моніторингу радіофізичний метод релятивістський ефект «червоного зміщення» мережа навігаційного забезпечення України relativistic «red shift» effect radiophysical method navigation support network of Ukraine complex geophysical monitoring system Matviienko, S.A. Relativistic gravimetry |
| topic_facet |
комплексна система геофізичного моніторингу радіофізичний метод релятивістський ефект «червоного зміщення» мережа навігаційного забезпечення України relativistic «red shift» effect radiophysical method navigation support network of Ukraine complex geophysical monitoring system |
| format |
Article |
| author |
Matviienko, S.A. |
| author_facet |
Matviienko, S.A. |
| author_sort |
Matviienko, S.A. |
| title |
Relativistic gravimetry |
| title_short |
Relativistic gravimetry |
| title_full |
Relativistic gravimetry |
| title_fullStr |
Relativistic gravimetry |
| title_full_unstemmed |
Relativistic gravimetry |
| title_sort |
relativistic gravimetry |
| title_alt |
Релятивістська гравіметрія |
| description |
Work on the creation of a device that will be able to measure the parameters of the Earth’s gravitational field in space was started at the State Design Office «Yuzhnoye» in 2001 as part of the formation of a scientific research program on the «Sich-1M» spacecraft. But since there were no devices in the world to directly measure the parameters of the Earth’s gravitational field in space, the idea arose to use the relativistic «red shift» effect to solve this problem. The possibility of practical implementation of this idea arose in 2008—2010 during the implementation of the STCU project No. 3856 «Measurement of the parameters of the Earth’s gravitational field using navigation satellite systems». Within the framework of this project, for the first time, a differential radiophysical gravimeter was created and tested, in which the radiation of navigation satellites was used as a source of highly stable radiation. Radiophysical method for measuring the parameters of the Earth’s gravitational field based on the results of dissertation research, 4 patents for an invention of Ukraine, 2 copyright certificates were obtained, and 16 articles were published in scientific journals. In 2012, the fundamental patent No. 98358 «Method for measuring geodetic parameters and a device for its implementation» was obtained, which was recognized in 2014 as the best patent of Ukraine in the absolute nomination in the competition «Best Patent of Ukraine». This patent formed the basis for the creation of the «Gravika» — navigation control and correction station. This work has been continued at JSC «RPC «KURS» since 2015. Since 2015, JSC «RPC «KURS» has been the head organization in the NSAU for the creation of a coordinate-clock and navigation support network for Ukraine. In 2016, it was created, certified and put into operation control and correction station (CCS) «Gravika», which can simultaneously operate both as a navigational base station and as a gravimeter, that is, to solve a complete geodetic problem. The principle of operation of the gravimeter is based on the relativistic effect of «red shift». One of the main technical and economic problems is the need to use a highly stable hydrogen frequency standard as part of the Gravika control and correction station, the cost of which is at least USD 80,000 (code «Geomonitoring») in order to develop a concept for creating, on the basis of the existing network of coordinate-clock and navigation support in Ukraine, a complex a clear geophysical monitoring system using the Gravika control and correction station and a satellite system for relaying signals of a highly stable TWSTFT frequency standard. Such a solution will make it possible to abandon the use of a frequency standard at each station and thereby reduce the cost of the CCS and the system as a whole. In addition, the work of the CCS «Gravika» showed the possibility of predicting seismic activity within a radius of 500 km from the station. A three-axis version of the gravimeter was also implemented, which allows you to simultaneously measure the absolute, relative values of the gravitational acceleration and the angle of inclination of the gravitational acceleration vector. Such functionality makes the radiophysical gravimeter indispensable when used on mobile vehicles, including space vehicles. |
| publisher |
Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine |
| publishDate |
2022 |
| url |
https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/253709 |
| work_keys_str_mv |
AT matviienkosa relativisticgravimetry AT matviienkosa relâtivístsʹkagravímetríâ |
| first_indexed |
2024-04-21T19:43:36Z |
| last_indexed |
2024-04-21T19:43:36Z |
| _version_ |
1796974698493378560 |
| spelling |
journalsuranua-geofizicheskiy-article-2537092022-04-03T12:26:00Z Relativistic gravimetry Релятивістська гравіметрія Matviienko, S.A. комплексна система геофізичного моніторингу радіофізичний метод релятивістський ефект «червоного зміщення» мережа навігаційного забезпечення України relativistic «red shift» effect radiophysical method navigation support network of Ukraine complex geophysical monitoring system Work on the creation of a device that will be able to measure the parameters of the Earth’s gravitational field in space was started at the State Design Office «Yuzhnoye» in 2001 as part of the formation of a scientific research program on the «Sich-1M» spacecraft. But since there were no devices in the world to directly measure the parameters of the Earth’s gravitational field in space, the idea arose to use the relativistic «red shift» effect to solve this problem. The possibility of practical implementation of this idea arose in 2008—2010 during the implementation of the STCU project No. 3856 «Measurement of the parameters of the Earth’s gravitational field using navigation satellite systems». Within the framework of this project, for the first time, a differential radiophysical gravimeter was created and tested, in which the radiation of navigation satellites was used as a source of highly stable radiation. Radiophysical method for measuring the parameters of the Earth’s gravitational field based on the results of dissertation research, 4 patents for an invention of Ukraine, 2 copyright certificates were obtained, and 16 articles were published in scientific journals. In 2012, the fundamental patent No. 98358 «Method for measuring geodetic parameters and a device for its implementation» was obtained, which was recognized in 2014 as the best patent of Ukraine in the absolute nomination in the competition «Best Patent of Ukraine». This patent formed the basis for the creation of the «Gravika» — navigation control and correction station. This work has been continued at JSC «RPC «KURS» since 2015. Since 2015, JSC «RPC «KURS» has been the head organization in the NSAU for the creation of a coordinate-clock and navigation support network for Ukraine. In 2016, it was created, certified and put into operation control and correction station (CCS) «Gravika», which can simultaneously operate both as a navigational base station and as a gravimeter, that is, to solve a complete geodetic problem. The principle of operation of the gravimeter is based on the relativistic effect of «red shift». One of the main technical and economic problems is the need to use a highly stable hydrogen frequency standard as part of the Gravika control and correction station, the cost of which is at least USD 80,000 (code «Geomonitoring») in order to develop a concept for creating, on the basis of the existing network of coordinate-clock and navigation support in Ukraine, a complex a clear geophysical monitoring system using the Gravika control and correction station and a satellite system for relaying signals of a highly stable TWSTFT frequency standard. Such a solution will make it possible to abandon the use of a frequency standard at each station and thereby reduce the cost of the CCS and the system as a whole. In addition, the work of the CCS «Gravika» showed the possibility of predicting seismic activity within a radius of 500 km from the station. A three-axis version of the gravimeter was also implemented, which allows you to simultaneously measure the absolute, relative values of the gravitational acceleration and the angle of inclination of the gravitational acceleration vector. Such functionality makes the radiophysical gravimeter indispensable when used on mobile vehicles, including space vehicles. Роботи зі створення приладу, який зможе вимірювати параметри гравітаційного поля Землі в космосі, було розпочато у ДКБ «Південне» у 2001 р. у рамках формування програми наукових досліджень на космічному апараті «Січ-1М». Оскільки у світі не було розроблено приладів для безпосереднього вимірювання параметрів гравітаційного поля Землі в космосі, виникла ідея використати для вирішення цього завдання релятивістський ефект «redshift». Можливість практичної реалізації цієї ідеї виникла у 2008—2010 рр. під час реалізації проєкту УНТЦ № 3856 «Вимірювання параметрів гравітаційного поля Землі за допомогою навігаційних супутникових систем». У рамках цього проєкту вперше було створено та випробувано диференціальний радіофізичний гравіметр, у якому як джерело високостабільного випромінювання використано випромінювання навігаційних супутників. За результатами проєкту було захищено дисертацію «Радіофізичний метод вимірювання параметрів гравітаційного поля Землі» та отримано 4 патенти України на винахід, 2 свідоцтва про авторське право, опубліковано 16 статей у наукових журналах. У 2012 р. було отримано фундаментальний патент № 98358 «Спосіб вимірювання геодезичних параметрів та пристрій для його здійснення», який визнаний у 2014 р. найкращим патентом України в абсолютній номінації у конкурсі «Кращий патент України». Патент ліг в основу створення навігаційної контрольно-коректувальної станції (ККС) «Гравіка». Ця робота була продовжена у АТ «НВК «КУРС» — з 2015 р. — головна організація в НКАУ щодо створення координатно-годинної та навігаційної мережі забезпечення України. У 2016 р. створено, сертифіковано та введено в експлуатацію ККС «Гравіка», яка може одночасно працювати і як навігаційна базова станція, і як гравіметр, тобто вирішувати повне геодезичне завдання. Принцип роботи гравіметра ґрунтується на релятивістському ефекті «redshift». Однією з основних техніко-економічних проблем є необхідність використання високостабільного водневого стандарту частоти у складі ККС «Гравіка», вартість якого становить не менш як 80 тис. дол.. США. У рамках Договору № 79/27/03 від 27.03.2020 р. між НКАУ та АТ «НВК «КУРС» (шифр «Геомоніторинг») було розроблено концепцію створення на базі існуючої в Україні мережі координатно-годинного та навігаційного забезпечення комплексної чіткої системи геофізичного моніторингу з використанням ККС «Гравіка» та супутникової системи ретрансляції сигналів високостабільного стандарту частоти TWSTFT. Таке рішення дасть змогу відмовитися від використання стандарту частоти кожної станції і цим знизити вартість ККС і системи загалом. Крім того, робота ККС «Гравіка» показала можливість прогнозування сейсмічної активності у радіусі 500 км від станції. Також, реалізований тривісний варіант гравіметра, що дає змогу одночасно вимірювати абсолютні відносні значення прискорення вільного падіння і кут нахилу вектора прискорення вільного падіння. Такі функціональні можливості роблять радіофізичний гравіметр незамінним при використанні на мобільних транспортних засобах, у тому числі космічних. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine 2022-04-03 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/253709 10.24028/gzh.v44i1.253709 Geofizicheskiy Zhurnal; Vol. 44 No. 1 (2022); 23-39 Геофизический журнал; Том 44 № 1 (2022); 23-39 Геофізичний журнал; Том 44 № 1 (2022); 23-39 2524-1052 0203-3100 en https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/253709/251585 http://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |