4 мая 1976 года NASA отправило на орбиту очень необычный спутник под названием LAGEOS (LAser GEOdynamics Satellite, на фото). У него на борту не было никакой электроники, двигателей и источников питания. Фактически, это просто латунный шар диаметром 60 см и массой 407 кг с алюминиевым покрытием. На шаре равномерно расположены 426 уголковых отражателей, из которых 422 заполнены плавленым кварцем, а 4 выполнены из германия (для инфракрасного излучения). Спутник вышел на орбиту 5860 км, где и будет вращаться ближайшие 8,4 миллиона лет, храня пластинку с посланием потомкам от группы учёных под руководством Карла Сагана.
22 октября 1992 года был запущен аналогичный спутник LAGEOS-2, построенный Итальянским космическим агентством (высота орбиты 5620 км). Как можно догадаться по конструкции и применяемым материалам, эти пассивные спутники имеют единственную роль — отражение лазерного луча. Лазерная локация выполняется с десятков наблюдательных пунктов Международной службы лазерной локации (International Laser Ranging Service), которая насчитывает более 40 станций по всему миру.
Сейчас международное научное сообщество планирует построить третий такой спутник LAGEOS-3, который позволит выполнять лазерную локацию гораздо точнее своих предшественников.
К сожалению, Россия не участвует в этом международном проекте. Зато собирается запустить свои собственные два спутника-отражателя из стекла «Блиц-М», в тысячу раз более точные, чем иностранные, пишет газета «Известия».
LAGEOS-3 — совместная международная программа, которая станет результатом сотрудничества учёных из Франции, Германии, Великобритании, Италии, Испании и США. По планам разработчиков, LAGEOS-3 впервые в истории позволит измерить квазистационарное свойство Земли — гравитационный магнитный дипольный момент, предсказанный Общей теорией относительности Эйнштейна.
В 2009 году Россия тоже запустила первый спутник отражатель под названием BLITS (Ball of the Lens In The Space — сферическая линза в космосе). Стеклянная сфера размещена на орбите высотой 800 км. Однако в 2013 году спутник разбился, столкнувшись с обломком другого космического аппарата. Предположительно, это был фрагмент китайского метеорологического КА Fengyun-1C, на котором в 2007 году Пекин испытал своё противоспутниковое оружие. Или обломки двух спутников связи России и США, которые столкнулись между собой в 2009 году. Как пишет NASA, сейчас треть всего космического мусора на орбите образовалась в результате этих двух инцидентов 2007 и 2009 годов, а на высоте 800 км мусора особенно много.
Модернизированные аппараты «Блиц-М» станут продолжением проекта «Блиц». Они имеют бóльшие диаметр (220 мм) и массу (16,56 кг), чем у первого спутника (170 мм и 7,53 кг). Кроме того, их выведут на более высокую орбиту — 1500 км.
«Эти специализированные спутники и лазерные отражатели, которые производят у нас в стране, — лучшие в мире, — сказал в комментирии «Известиям» научный руководитель Института прикладной астрономии Александр Ипатов. — Не зря наши отражатели ставят и на иностранные аппараты. Основная функция «Блиц-М» — создать на Земле самую точную систему координат. Трудность в том, что ядро нашей планеты жидкое и меняет своё положение. Привязать к геоцентру Земли систему координат — самое сложное. Текущие измерения с помощью лазеров и технологии радиоинтерферометрии отличаются на 6 см. Почему — никто не знает».
Стеклянные шары помогут уточнить модель гравитационного поля Земли и его влияние на орбиты космических аппаратов. Следовательно, они повысят точность работы систем спутникового позиционирования, таких как GPS и ГЛОНАСС. Кроме того, эти данные уточнят модели движения тектонических плит — значит, можно будет надёжнее прогнозировать землетрясения.
Российские спутники обеспечат отражение лазерного сигнала с погрешностью не более 0,1 мм. Это в тысячу раз более высокая точность, чем у LAGEOS, отметили в Научно-производственной корпорации «Системы прецизионного приборостроения». Именно там разработали технологию сверхточного производства многослойных сферических линз и выпустили три шарообразных космических спутника (два отправят на орбиту, один останется на Земле как контрольный экземпляр).
Таким образом, российские спутники-отражатели помогут уточнить Международную систему земных координат (International Terrestrial Reference System, ITRS), началом отсчёта которой является центр масс Земли. Уточнение ITRS поможет уточнить и российскую систему земных координат ПЗ-90 (Параметры Земли 1990 года)— систему геодезических параметров, включающая фундаментальные геодезические постоянные, параметры общеземного эллипсоида, параметры гравитационного поля Земли, геоцентрическую систему координат и параметры её связи с другими системами координат (см. научную брошюру «Параметры Земли 1990 года», опубликованную Военно-топографическим управлением Генерального штаба Вооружённых сил Российской Федерации).
Геодезические константы и параметры общеземного эллипсоида ПЗ 90.02
Два российских спутника «Блиц-М» планируется запустить вместе с КА системы «Гонец» в октябре 2018 года.