В ТПУ создали метод более точного определения орбит космических аппаратов
Способ точнее вычислять согласованное значение гравитационной постоянной Ньютона, играющей важнейшую роль при расчетах в решении задач космической навигации и при определении массы небесных тел, разработали специалисты Томского политехнического университета (ТПУ), 9 июля сообщила пресс-служба вуза.
Кроме того, важность получения точного согласованного значения гравитационной постоянной Ньютона в том, что она связывает геометрию пространства с массой в уравнениях общей теории относительности.
Томские ученые разработали алгоритм, который показал точность в 2,5 раза большую методики, которую используют по рекомендации Комитета по данным (CODATA) Международного совета по науке (ICSU).
Результаты проведенного исследования нового способа разработчики представили в статье «Метод предпочтительной медианы как новый способ оценки для корректировки значения постоянной гравитации Ньютона» (Preferential Median as a New Estimator for Adjustment of the Newtonian Gravitation), опубликованной в журнале IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement (Q1, IF: 5.9).
Фундаментальную физическую константу — ньютоновскую гравитационную постоянную G, применяют при расчетах в теоретической физике, геофизике, геодезии, астрофизике, астрономии и ряде других смежных областей. Уточнение ее значений и других важных констант происходит в ходе развития технологий. Это дает возможность ученым проводить всё более сложные эксперименты и точные расчеты.
Комитет по данным отслеживает достижения в этой области. С периодичностью около одного раза в два года он публикует международно признанные значения фундаментальных физических констант. Это предотвращает возникновение разногласий между различными исследованиями.
В 2018 году в CODATA опубликовали последнее уточнение гравитационной постоянной Ньютона. Новые значения G экспериментально определяли несколько научных групп в разных странах разными способами и в разное время.
Однако полученные ими значения значительно отличались по точности, вызывая трудности при вычисление единственного рекомендованного значения константы, сообщил руководитель проекта, профессор Инженерной школы информационных технологий и робототехники ТПУ Сергей Муравьев.
Для получения согласованного значения гравитационной постоянной Ньютона специалисты CODATA объединяют результаты разных исследовательских групп. Они берут значения G, которые были получены по результатам астрономических наблюдений, лабораторных экспериментов и теоретических расчетов, после чего, используя метод взвешенного среднего, получают итоговое значение, которое и рекомендуют брать для расчетов.
К сожалению, такой подход не устраняет появления так называемых выбросов, когда одна или даже несколько научных групп получают новое значение G, которое значительно отличается от значений в других группах.
В Томском политехе предложили использовать для расчета согласованного значения гравитационной постоянной преференциальную медиану, что позволило снизить влияние несогласованности или разбросанности измерений G и предотвратить потенциальную недооценку неизвестных факторов неопределенности.
Ученые ТПУ применили этот метод к существующим экспериментальным данным и получили значение, показавшее погрешность, значительно меньшую предыдущих значений CODATA. Их преференциальное медианное значение оказалось в пределах погрешности CODATA, но при этом снижение в нем влияния выбросов и несогласованных измерений дает более стабильную центральную оценку.
«Важно отметить, — заявляет Сергей Муравьев, — что полученные результаты не отменяют традиционные методы, а могут служить им новой альтернативой, способной помочь в решении проблем в конкретных практических ситуациях».
В исследованиях нового метода приняли участие сотрудники ТПУ из Инженерной школы информационных технологий и робототехники, Передовой инженерной школы «Интеллектуальные энергетические системы» и центра «Электронный университет».
