Новости - Отрасли ТЭК

Ученые ТПУ нашли способ точнее определять орбиты космических аппаратов

09.07.26 10:22

Ученые Томского политехнического университета разработали способ более точного определения согласованного значения гравитационной постоянной Ньютона, которая играет ключевую роль в расчетах при решении задач космической навигации и при определении массы небесных тел.

Она также связывает геометрию пространства с массой в уравнениях общей теории относительности. Разработанный алгоритм оказался в 2,5 раза точнее методики, используемой Комитетом по данным (CODATA) Международного совета по науке (ICSU).

Ньютоновская гравитационная постоянная G — это фундаментальная физическая константа, определяющая силу гравитационного взаимодействия. Она важна в теоретической физике, геофизике, геодезии, астрофизике, астрономии и других смежных областях. Ее значение, как и значение других констант, может меняться, так как развитие технологий позволяет ученым проводить все более сложные эксперименты и расчеты. Комитет CODATA отслеживает научные достижения в этой области и, примерно, раз в два года публикует международно признанные значения фундаментальных физических констант.

«Такой подход позволяет минимизировать разногласия между различными исследованиями. Последнее уточнение гравитационной постоянной Ньютона было опубликовано в 2018 году. Значения G были определены экспериментально научными группами в разных странах разными способами и в разное время. Но все полученные значения слишком разнятся по точности, что затрудняет вычисление единственного рекомендованного значения константы», — рассказывает руководитель проекта, профессор Инженерной школы информационных технологий и робототехники Сергей Муравьев.

CODATA выводит согласованное значение гравитационной постоянной Ньютона, объединяя результаты разных исследовательских групп. Для этого берут значения G, полученные на основе астрономических наблюдений, лабораторных экспериментов и теоретических расчетов, и применяют метод взвешенного среднего, чтобы получить итоговое рекомендуемое значение.

Однако этот подход неустойчив к появлению «выбросов» — когда одна или несколько научных групп получают значение G, сильно отличающееся от значений, полученных другими группами.

Ученые Томского политехнического университета для расчета согласованного значения гравитационной постоянной предложили использовать преференциальную медиану, которая снижает влияние несогласованности или разбросанности измерений G и потенциальной недооценки неизвестных факторов неопределенности.

Применив этот метод к существующим экспериментальным данным, авторы получили значение, которое показывает гораздо меньшую погрешность, чем предыдущие значения CODATA. Полученное преференциальное медианное значение лежит в пределах погрешности CODATA, но обеспечивает более стабильную центральную оценку за счет снижения влияния выбросов и несогласованных измерений.

«Важно отметить, что полученные результаты не отменяют традиционные методы, а могут служить им новой альтернативой, способной помочь в решении проблем в конкретных практических ситуациях», — резюмирует Сергей Муравьев.

В исследованиях принимали участие сотрудники Инженерной школы информационных технологий и робототехники, Передовой инженерной школы «Интеллектуальные энергетические системы», центра «Электронный университет».

Источник: пресс-служба Томского политехнического университета