En satellits bevægelse afhænger af både gravitationelle og ikke-gravitationelle accelerationer. Et stort problem i præcis kredsløbsbestemmelse (POD) af objekter i lavt kredsløb (LEO) såsom satellitter eller rumaffald er modellering af den termosfæriske modstand.

TIPOD sigter mod at forbedre LEO-satellitternes POD ved at anvende yderligere udviklede termosfæremodeller.

TERMOSFÆRISK MODSTAND

Den termosfæriske modstand giver den største ikke-gravitationsacceleration for objekter i kredsløb med højder lavere end 1000 km. Derudover bremser den termosfæriske modstand også kredsende objekters bevægelse.

Hvis den termosfæriske modstand ikke tages i betragtning i POD'en, kan det forårsage en fejl på flere meter pr. omdrejning i retningen langs satellittens bane. Kendskabet til den termosfæriske tæthed er derfor af afgørende betydning i mange geovidenskabelige applikationer såsom fjernmåling, satellithøjdemåling og satellittyngdekraftsmissioner, hvor der kræves baner med en nøjagtighed på få millimeter. Alligevel kan nutidens brug af termosfæremodeller, ofte baseret på data indsamlet til tider med forskellige solforhold og højder, kun give begrænset nøjagtighed i POD.

FORBEDRING AF LEO-SATELLITTERS POD

TIPOD-projektet blev igangsat til, som anden fase af Special Priority Program 1788 Dynamic Earth, som blev finansieret af den tyske forskningsfond.

Projektet sigter mod at forbedre LEO-satellitternes POD ved at anvende yderligere udviklede termosfæremodeller. Til dette formål vil data fra forskellige satellitsporingsteknikker (SLR, accelerometer, GNSS, DORIS, RADAR og TLE) blive assimileret i en fysisk koblet termosfæreionosfæremodel, nemlig TIE-GCM (Thermosphere-Ionosphere-Electrodynamics General Circulation Model).

Da disse data er ret heterogene, vil en empirisk model blive indskudt mellem observationerne og den fysiske model i projektets første trin. Efter kalibrering af den empiriske model, vil dens output blive assimileret i den fysiske model inden for projektets andet trin.

Overordnet set er hovedformålene med TIPOD-projektet at:

• Udvikle termosfæremodeller med høj præcision for at forbedre POD af geovidenskabelige LEO-satellitter.
• Sammensætte et sæt observationsteknikker for at bestemme passende termosfæriske nøgleparametre, herunder en komplet stokastisk model.
• Forbedre kendskabet til termosfærisk tæthed ved at udvide den empiriske model og kalibrere modelforudsigelser ved hjælp af forskellige observationsteknikker.

Aalborg Universitet bidrager til at estimere termosfærens tæthed fra indbyggede accelerometermålinger og til at implementere dataassimileringsrammer baseret på empiriske og koblede termosfære-ionosfære-modeller (doi.10.1093/gji/ggaa507 og doi:10.1093/gji/ggz163).