[논문 리뷰] On the possibility of using Jason-1 in determining the Lense-Thirring effect

Lorenzo Iorio, Eelco Doornbos|arXiv (Cornell University)|2004. 04. 13.

Geophysics and Gravity Measurements인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 LAGEOS와 LAGEOS II와 함께 Jason-1을 사용하여 Lense-Thirring 효과를 측정하는 것을 평가하며, 노드 전용 LAGEOS-LAGEOS II 조합과 LAGEOS-LAGEOS II-Ajisai-Jason1 조합을 비교한다. 후자는 저차수의 짝수 원형 조화항의 영구적 변화를 상쇄하지만, Jason-1의 비중력적 외란을 도입하는 반면, 전자는 상쇄되지 않은 J4 및 J6의 영구적 항목에 민감하여 시간이 지남에 따라 증가한다.

ABSTRACT

In this paper we discuss and compare a node-only LAGEOS-LAGEOS II combination and a node-only LAGEOS-LAGEOS II-Ajisai-Jason1 combination for the determination of the Lense-Thirring effect. The new combined EIGEN-CG01C Earth gravity model has been adopted. The second combination cancels the first three even zonal harmonics along with their secular variations but introduces the non-gravitational perturbations of Jason1. The first combination is less sensitive to the non-conservative forces but is sensitive to the secular variations of the uncancelled even zonal harmonics of low degree J4 and J6 whose impact grows linearly in time.

연구 동기 및 목표

• 위성 레이저 측정을 통해 Jason-1 데이터를 활용하여 Lense-Thirring 효과를 결정하는 데의 가능성을 평가하는 것.
• 노드 전용 궤도 조합 두 가지를 비교하는 것: LAGEOS-LAGEOS II와 LAGEOS-LAGEOS II-Ajisai-Jason1.
• 상쇄되지 않은 짝수 원형 조화항의 영구적 변화(J4, J6)가 Lense-Thirring 추정 정확도에 미치는 영향을 평가하는 것.
• Jason-1의 비중력적 외란이 프레임 드레깅 측정에 미치는 영향을 정량화하는 것.

제안 방법

• 지구 중력장 정확도를 향상시키기 위해 EIGEN-CG01C 지구 중력장 모델을 채택하는 것.
• 노드 전용 조합 방법을 사용하여 궤도 외란으로부터 Lense-Thirring 효과를 분리하는 것.
• LAGEOS, LAGEOS II, Ajisai, 그리고 Jason-1 위성 데이터를 조합하여 저차수의 짝수 원형 조화항과 그 영구적 변화를 상쇄하는 것.
• 첫 번째 조합에서 상쇄되지 않은 J4 및 J6의 잔류 감도를 분석하는 것.
• 두 번째 조합에서 중력장 오차 감소와 Jason-1의 비보존력 모델링 증가 사이의 상충 관계를 평가하는 것.
• 궤도역학 기법을 적용하여 다른 외란으로부터 Lense-Thirring 진동 신호를 분리하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 LAGEOS와 LAGEOS II와 함께 Jason-1 데이터를 조합할 경우 Lense-Thirring 효과 추정 정확도가 향상되는가?
• RQ2 LAGEOS-LAGEOS II 조합에서 상쇄되지 않은 J4 및 J6의 영구적 변화는 Lense-Thirring 효과 결정에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 Jason-1의 비중력적 외란이 통합 해법에서 Lense-Thirring 신호에 얼마나 심각하게 악영향을 미치는가?
• RQ4 Jason-1을 조합에 포함함으로써 저차수의 짝수 원형 조화항의 영구적 변화가 효과적으로 상쇄되는가?
• RQ5 노드 전용 조합 방법은 어떻게 시스템적 오차를 프레임 드레깅 측정에서 완화하는가?

주요 결과

• LAGEOS-LAGEOS II 조합은 비보존력에 덜 민감하지만, 특히 J4 및 J6에 대해 상쇄되지 않은 짝수 원형 조화항의 영구적 항목에 취약하다.
• LAGEOS-LAGEOS II-Ajisai-Jason1 조합은 첫 번째부터 세 번째 짝수 원형 조화항과 그 영구적 변화를 성공적으로 상쇄한다.
• Jason-1의 포함은 Lense-Thirring 추정 정확도에 영향을 미치는 비중력적 외란을 도입한다.
• J4 및 J6의 영구적 변화는 첫 번째 조합에서 Lense-Thirring 추정에 시간에 따라 선형적으로 증가하는 영향을 미친다.
• 두 번째 조합은 중력장 관련 시스템적 오차를 감소시키지만, Jason-1의 비보존력으로 인한 새로운 과제를 야기한다.
• EIGEN-CG01C 중력장 모델은 두 조합 모두에서 지구장 불확실성을 최소화하는 데 필수적이다.