Релятивістська гравіметрія

Анотація

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.