T h e f u n d a m e n t a l o b j e c t i v e of a g e o d e t i c c o n t r o l s y s t e m is t o s e r v e a s a frame of r e f e r e n c e f o r o r b i t d e t e r m i n a t i o n s , m o n i t o r i n g m o v e m e n t s a n d d e f o r m a t i o n s i n t h e e a r t h c r u s t , d e t e r m i n a t i o n of p o l a r m o t i o n a n d t h e v a r i a t i o n s i n t h e r a t e of r o t a t i o n of t h e e a r t h , c a r t o g r a p h y , a n d n a v i g a t i o n .
S u c h a r e f e r e n c e f r a m e i s e s t a b l i s h e d c o n v e n t i o n a l l y t h r o u g h t h e c o o r d i n a t e s of s e l e c t e d c o n t r o l p o i n t s t h a t , b a s e d o n t h e a b o v e r e q u i r e m e n t s , a r e l o c a t e d a t s a t e l l i t e -
t r a c k i n g s t a t i o n s ( o n e a t e a c h ) , o n i n d e p e n d e n t t e c t o n i c p l a t e s ( t h r e e on each) and around f a u l t z o n e s (at 1 0 0 0 - l u n d i s t a n c e ) , o n i n d e p e n d e n t g e o d e t i c d a t u m s ( t h r e e o n e a c h ) , o n i s l a n d s a n d o t h e r i s o l a t e d p o i n t s of i n t e r e s t , a t s e l e c t e d " s u p e r - c o n t r o l " p o i n t s w i t h i n e x i s t i n g t r i a n g u l a t i o n s y s t e m s (at 1 0 0 0 - k m d i s t a n c e ; t h e u s e f u l n e s s of s u c h a " d e n s i - f i c a t i o n " n e t is c u r r e n t l y b e i n g i n v e s t i g a t e d by ESSA/USC and GS), and at n a v i g a t i o n a l b e a c o n s ( o n e at e a c h ) .
A t p r e s e n t , s u c h a r e f e r e n c e f r a m e could be e s t a b l i s h e d , w i t h s o m e a d d i t i o n a l e f f o r t t o w h a t a l r e a d y h a s b e e n a c c o m p l i s h e d , w i t h an a c c u r a c y b e t w e e n 1 0 t o 2 0 m w i t h r e s p e c t t o t h e c e n t e r of g r a v i t y of t h e e a r t h ( w i t h a m u c h b e t t e r r e l a t i v e a c c u r a c y ) . W i t h t h e c u r r e n t l y a v a i l a b l e t e c h n o l o g y , t h i s a c c u r a c y c a n b e i m p r o v e d by a f a c t o r of 2 i n t h e n e x t f e w y e a r s a n d by a f a c t o r of 1 0 o r 2 0 i n t h e n e x t d e c a d e a s m o r e p r e c i s e i n s t r u m e n t s b e c o m e a v a i l a b l e .
I t is r e c o g n i z e d t h a t a g e o d e t i c r e f e r e n c e f r a m e e s t a b l i s h e d t h r o u g h t h e c o o r d i n a t e s of c o n t r o l p o i n t s is not an ideal one, since it i s l i k e l y t h a t t h e s e p o i n t s m o v e r e l a t i v e t o e a c h o t h e r . O t h e r s e c t i o n s of t h i s r e p o r t d e a l w i t h t h e e s t a b l i s h m e n t of t h e r e f e r e n c e f r a m e by m e a n s of m e t h o d s o t h e r t h a n t h e s y s t e m of c o n t r o l p o i n t s . T h e s e m e t h o d s , h o w e v e r , w i l l n o t l i k e l y b e a v a i l a b l e i n t h e i m m e d i a t e f u t u r e . T h e r e f o r e , at l e a s t f o r t h e time b e i n g , t h e m o r e c o n v e n t i o n a l g e o d e t i c c o n t r o l p o i n t s y s t e m w i l l h a v e t o b e u s e d ; it w i l l a l s o s e r v e a s a b a c k u p s y s t e m i n c a s e t h e p r o p o s e d m e t h o d s f a i l .
F o r t h e a b o v e r e a s o n s , N A S A s h o u l d p l a n ( p o s s i b l y t h r o u g h a s p e c i a l c o m r n i t t e e ) t o u n i f y t h e v a r i o u s s a t e l l i t e - g e o d e t i c n e t w o r k s , s p e c i f i c a l l y t h e o n e s i n T a b l e 6 - 1 . T h e
u n i f i c a t i o n m a y r e q u i r e n e w o b s e r v a t i o n s i n r e a s o n a b l e n u m b e r t o e s t a b l i s h o r t o
TABLE 6-1. Existing Satellite- Tracking Systems of Geodetic Significance
i m p r o v e . t h e t i e s b e t w e e n the n e t w o r k s ( o r b e t w e e n c e r t a i n i n d i v i d u a l s t a t i o n s ) . T h e r e s u l t s h o u l d p r o v i d e a g l o b a l r e f e r e n c e f r a m e of 10- t o 2 0 - m a c c u r a c y a n d c o u l d b e i n t e r p r e t e d as t h e f u l f i l l m e n t of t h e g e o m e t r i c o b j e c t i v e of the NGSP. I n t h i s c o n n e c t i o n , b e c a u s e of t h e l i m i t e d lifetime of t h e e x i s t i n g g e o d e t i c satellites, a t t e n t i o n is c a l l e d t o t h e u r g e n c y of the planning and the implementation.
NASA should also plan a n e t w o r k of s c i e n t i f i c r e f e r e n c e s t a t i o n s b a s e d o n t h i s sem- i n a r ' s r e c o m m e n d a t i o n s a n d start i m p l e m e n t i n g t h i s p l a n as s o o n as p o s s i b l e . S t a t i o n s i n t h i s n e w n e t w o r k s h o u l d b e s e l e c t e d f r o m t h o s e i n T a b l e 6 - 1 w h e n e v e r p o s s i b l e t o e n s u r e c o n t i n u i t y . T h e a c c u r a c y of this network should be 1 t o 5 m w i t h r e s p e c t t o the g e o c e n t e r ( a n d l e s s t h a n 1 m r e l a t i v e l y ) . I n t h i s c o n n e c t i o n , t h e s t u d y of and possible c o o p e r a t i o n w i t h the F r e n c h G E O L E p r o j e c t a r e s t r o n g l y r e c o m m e n d e d . P r o j e c t G E O L E is a p r o p o s e d m o d i f i c a t i o n of t h e E O L E s y s t e m , a m e t e o r o l o g i c a l p r o j e c t d e s i g n e d t o study the global winds by t r a c k i n g 1 0 0 b a l l o o n s . T h e G E O L E s y s t e m i s p r o p o s e d by CNES to include a s a t e l l i t e i n p o l a r o r b i t w i t h 1 0 0 g r o u n d t r a n s p o n d e r s . R a n g e a n d r a n g e - r a t e m e a s u r e d f r o m t h e s a t e l l i t e t o g r o u n d t r a n s p o n d e r s w i l l b e c o n t r o l l e d by a n a t o m i c c l o c k i n t h e s a t e l l i t e a n d r e c o r d e d o n a m e m o r y i n t h e s a t e l l i t e f o r s u b s e q u e n t t r a n s m i t t a l t o a t e l e m e t r y s t a t i o n .
I t is p r o p o s e d t h a t t h e r a n g i n g a c c u r a c y b e * 2 m a n d t h e r a n g e - r a t e f l c m / s e c . T h e c r i t i c a l f e a t u r e is t h a t s u c h a c c u r a c i e s c a n b e a t t a i n e d a t a n e s t i m a t e d c o s t of about
$15,000 per ground transponder unit. Such economical accurate ground transponders would be of g r e a t v a l u e , of c o u r s e , f o r m a n y s u r v e y i n g p u r p o s e s .
6 . 2 METEOROLOGY
6 . 2. 1 R e l a t i o n s h i p w i t h P r o g r a m s i n M e t e o r o l o g y
I n c l u d e d i n N A S A ' s E a r t h O b s e r v a t i o n P r o g r a m is t h e m e t e o r o l o g y p r o g r a m . T h i s c o n s i s t s of c o n t i n u a t i o n a n d i m p r o v e m e n t of t h e i n f r a r e d t h e r m a l a n d v i s u a l c l o u d - m a p p i n g c a p a b i l i t i e s of T i r o s o p e r a t i o n a l s a t e l l i t e s , a n d c o n t i n u e d d e v e l o p m e n t a n d t e s t i n g of a d v a n c e d m e t e o r o l o g i c a l s e n s o r s a n d t e c h n i q u e s f o r s o u n d i n g t h e a t m o s p h e r e by u s e of p o l a r - o r b i t i n g ' N i m b u s s a t e l l i t e s . C l o u d - m a p p i n g s e n s o r s a n d t e c h n i q u e s
that will give both day and night coverage, a s w e l l as s e n s o r s f o r o b s e r v i n g t h e s t r u c - t u r e a n d d y n a m i c s of t h e a t m o s p h e r e f r o m s y n c h r o n o u s a l t i t u d e , a r e to be developed a n d t e s t e d . T h e s e p r o g r a m s a r e e x p e c t e d t o d e v e l o p i n t o a p r o g r a m t h a t w i l l h a v e t h e capability of p r o v i d i n g a c c u r a t e , l o n g - r a n g e , w o r l d w i d e w e a t h e r m a p s , w h i c h c o u l d b e u s e d b y t h e E a r t h P h y s i c s P r o g r a m (EPP) t o l o c a t e w i n d s t r e s s e d o c e a n s u r f a c e s , t o c o r r e c t f o r a t m o s p h e r i c p r o p a g a t i o n d e l a y s , t o e v a l u a t e s e a - s t a t e e f f e c t s , a n d t o l o c a t e o c e a n c u r r e n t s .
F r o m T i r o s a n d N i m b u s t h e r m a l - m a p p i n g s e n s o r s a n d d a t a - r e d u c t i o n h i n d c a s t i n g t e c h n i q u e s , s u r f a c e t e m p e r a t u r e m a p s of h i g h q u a l i t y m i g h t b e g e n e r a t e d , w h i c h c o u l d b e u s e d t o l o c a t e o c e a n c u r r e n t s a n d o c e a n s o u r c e s a n d s i n k s .
F r o m A p p l i c a t i o n T e c h n o l o g y Satellites (ATS) and Earth R e s o u r c e s T e c h n o l o g y S a t e l l i t e s ( E R T S ) , m u l t i s p e c t r a l c o l o r p h o t o g r a p h y of h i g h q u a l i t y c o u l d b e u s e d t o m a p o c e a n f e a t u r e s .
T h e N i m b u s p r o g r a m h a s p a r t i a l l y d e m o n s t r a t e d t h a t s a t e l l i t e s m a y be u s e d t o c o l - l e c t data f r o m r e m o t e s e n s o r s a n d t o d e t e r m i n e t h e p o s i t i o n of m o b i l e r e m o t e s e n s o r s .
6 . 2 . 2 L o c a t i o n of W i n d s t r e s s e d O c e a n s f r o m W i n d f i e l d M a p s
T h e w i n d f i e l d h i s t o r y c a n b e u s e d t o f o r m a n e s t i m a t e of the location and amount of w i n d p i l e d o c e a n s u r f a c e i n d e p e n d e n t of t h e e s t i m a t e of t h e s e s a m e f e a t u r e s f r o m s a t e l - l i t e a l t i m e t r y m e a s u r e m e n t s .
6 . 2 . 3 C o r r e c t i o n of A t m o s p h e r i c P r o p a g a t i o n D e l a y s
A t m o s p h e r i c s o u n d i n g s c a n g e n e r a t e v e r t i c a l p r e s s u r e , t e m p e r a t u r e , a n d h u m i d i t y p r o f i l e s f r o m w h i c h t h e i n d e x of r e f r a c t i o n c a n b e d e r i v e d t o c o r r e c t b o t h t h e a l t i m e t e r a n d t h e g r o u n d - t o - s a t e l l i t e l a s e r a n d r a d a r t r a c k i n g m e a s u r e m e n t s . T h e a c c u r a c y of s u c h a t m o s p h e r i c i n d e x - o f - r e f r a c t i o n e s t i m a t e s w i l l n e e d t o b e b e t t e r t h a n 3 X 1 0 f o r a f 3 - c m r e s i d u a l e r r o r i n t h e a l t i m e t r y , l a s e r , a n d r a d a r t r a c k i n g d a t a .
- 6
6. 2 . 4 S e a - S t a t e E v a l u a t i o n
U s e of p r e s s u r e - , t e m p e r a t u r e - , a n d h u m i d i t y - p r o f i l e h i s t o r i e s a n d w i n d f i e l d h i s - t o r i e s o v e r o c e a n r e g i o n s w i l l p r o v i d e i n f o r m a t i o n a b o u t t h e a i r - s e a e n e r g y - t r a n s f e r m e c h a n i s m s i n o p e r a t i o n . T h i s i n f o r m a t i o n s u p p l e m e n t e d w i t h s e a - s u r f a c e a l t i m e t e r
m e a s u r e m e n t s p r o v i d e s a s e c o n d u s e f u l f o r m of s e a - s t a t e i n f o r m a t i o n , w h i c h c a n be u s e d t o g e n e r a t e a c c u r a t e s e a - s t a t e e v a l u a t i o n s . T h e s e m e c h a n i s m s c a n a l s o b e u s e d t o
e s t i m a t e t h e p o s i t i o n a n d s t r e n g t h of o c e a n c u r r e n t s , s o u r c e s , a n d s i n k s t h a t s u p p l y e n e r g y t o o r t a k e e n e r g y f r o m t h e a t m o s p h e r e .
6 . 2 . 5 S e a - S u r f a c e T e m p e r a t u r e M a p s
T o b e u s e f u l t o o c e a n o g r a p h e r s , m e t e o r o l o g i c a l satellite o b s e r v a t i o n s of surface t e m p e r a t u r e s s h o u l d y i e l d m a p s of sea-surface t e m p e r a t u r e s s h o w i n g t e m p e r a t u r e
c h a n g e s of about fO. 5" C w i t h p o s i t i o n a n d r e s o l u t i o n accuracies of f l 0
k m .
T h e s e m a p s w o u l d t h e n p r o v i d e a n o t h e r e s t i m a t e of t h e p o s i t i o n a n d s t r e n g t h of o c e a n c u r r e n t s a n d areas of upwelling. A n a c c u r a t e i n d e p e n d e n t e s t i m a t e of t h e s e same f e a t u r e s is to be o b t a i n e d f r o m r e d u c t i o n of t h e s a t e l l i t e a l t i t u d e d a t a , w h i c h w i l l a l s o p r o v i d e estimates of the flow rates a n d d e p t h s of c u r r e n t s .6 . 2 . 6 O c e a n - F e a t u r e M a p p i n g
M u l t i s p e c t r a l a n d c o l o r p h o t o g r a p h i c o b s e r v a t i o n s f r o m b o t h t h e m e t e o r o l o g i c a l a n d e a r t h - r e s o u r c e s s a t e l l i t e p r o g r a m s c a n p r o v i d e s e v e r a l v a r i e t i e s of c o l o r m a p s , w h i c h would be useful to the satellite o c e a n - p h y s i c s p r o g r a m . I n c o a s t a l w a t e r s , m u l t i s p e c t r a l
c o l o r m a p s a r e a b l e t o s h o w d e t a i l s of d e p t h , t u r b i d s u r f a c e c u r r e n t s , f r e s h - w a t e r influx, sediment content, and biological content. There i s e n c o u r a g i n g e v i d e n c e t h a t m u l t i s p e c t r a l c o l o r p h o t o g r a p h y w i l l b e a b l e t o s h o w b i o l o g i c a l c o n t e n t i n d e t a i l i n t h e o p e n o c e a n w i t h t h e d e v e l o p m e n t of t h e p r o p e r s e n s o r s a n d d a t a - r e d u c t i o n t e c h n i q u e s .
6. 2. 7 A t m o s p h e r i c M a s s D i s t r i b u t i o n
C a l c u l a t i o n s of m a s s d i s t r i b u t i o n f r o m m e t e o r o l o g i c a l d a t a c o u l d b e u s e d t o e s t i m a t e t h e w o b b l e s i n t h e e a r t h ' s a x i s of r o t a t i o n , v a r i a t i o n s i n t h e r a t e of t h e e a r t h ' s r o t a t i o n , a n d p e r t u r b a t i o n s of c l o s e s a t e l l i t e o r b i t s a r i s i n g f r o m t h e s e m a s s s h i f t s .
6.3 E A R T H - R E S O U R C E S S U R V E Y
T h e r e w i l l b e a n i n t e r a c t i o n b e t w e e n NASA's E a r t h R e s o u r c e s S u r v e y P r o g r a m ( E R S P ) a n d a NASA E a r t h P h y s i c s P r o g r a m (EPP) e v e n t h o u g h t h e s e t w o p r o g r a m s w i l l h a v e d i f f e r e n t o b j e c t i v e s a n d m a k e u s e of d i f f e r e n t m e a s u r e m e n t t e c h n i q u e s . E R S P i s c o n c e r n e d w i t h t h e a p p l i c a t i o n of e a r t h - o r i e n t e d s a t e l l i t e s a n d r e m o t e - s e n s o r t e c h n i q u e s t o s u r v e y s of r e s o u r c e s on c o n t i n e n t s , i s l a n d s , a n d t h e o c e a n s u r f a c e . An E P P w i l l i n v o l v e t h e a p p l i c a t i o n of s p a c e t e c h n o l o g y a n d g r o u n d - b a s e d a n d s a t e l l i t e - b o r n e p r e c i s i o n m e a s u r e m e n t t e c h n i q u e s t o i n v e s t i g a t i o n s of the dynamics of t h e s o l i d e a r t h a n d t h e o c e a n s . It is a n t i c i p a t e d t h a t t h e r e w i l l b e m a j o r i n t e r a c t i o n s b e t w e e n t h e t w o p r o g r a m s i n t h e
f i e l d s of oceanography and geology.
C u r r e n t p l a n s f o r t h e ERSP call f o r a s e r i e s of E R T S t o b e f l o w n at 1 - y r i n t e r v a l s s t a r t i n g i n 1 9 7 2 . T h e f i r s t t w o s a t e l l i t e s , E R T S - A & B , w i l l b e c a r r y i n g r e m o t e - s e n s o r
. .. . . . . ._ . . . .. I
..
p a y l o a d s d e s i g n e d p r i m a r i l y f o r a g r i c u l t u r e , f o r e s t r y , g e o l o g y , a n d h y d r o l o g y s u r v e y s
of land masses. T h e s e p a y l o a d s w i l l c o n s i s t of t h r e e h i g h - r e s o l u t i o n t e l e v i s i o n c a m e r a s w i t h w i d e - b a n d f i l t e r s t o p r o v i d e c o l o r i m a g e r y i n a d d i t i o n t o a m u l t i c h a n n e l n a r r o w - b a n d s p e c t r a l i m a g e r . O c e a n - s u r v e y m i s s i o n s a r e p l a n n e d f o r later satellites.
If t h e E R T S - A & B c a m e r a s a r e o p e r a t e d o v e r t h e o c e a n , t h e y w o u l d p r o v i d e c o l o r
i m a g e r y f r o m w h i c h it m a y be p o s s i b l e t o d e r i v e i n f o r m a t i o n a b o u t t h e f e a t u r e s of o c e a n c u r r e n t s . S i n c e t h e c o l o r of o c e a n - c u r r e n t w a t e r d i f f e r s f r o m t h a t of t h e s u r r o u n d i n g
water, it should be possible to study the spatial and temporal variations of c u r r e n t
m e a n d e r s . T h e s i g n i f i c a n c e of t h i s i n f o r m a t i o n i s t h a t it c a n c o n t r i b u t e t o a f u r t h e r u n d e r s t a n d i n g of t h e c i r c u l a t i o n of the ocean, which would be a m a j o r o b j e c t i v e of a n EPP.
T h e E R S P w i l l p r o v i d e h i g h - r e s o l u t i o n p h o t o g r a p h y of c o a s t a l r e g i o n s t h a t w i l l c o n - t a i n i n f o r m a t i o n o n n e a r - s h o r e t i d a l a c t i o n s . T h i s i n f o r m a t i o n w i l l s u p p l e m e n t m e a s -
u r e m e n t s of tides in the open ocean, which will be obtained by EPP s a t e l l i t e a l t i m e t e r s , a n d t h u s e n a b l e p h y s i c a l o c e a n o g r a p h e r s b e t t e r t o u n d e r s t a n d o c e a n - t i d e d y n a m i c s o n
a g l o b a l b a s i s a n d g e o p h y s i c i s t s t o d e t e r m i n e t h e i n t e r a c t i o n of o c e a n t i d e s w i t h c r u s t a l t i d e s .
T h e ERSP w i l l p r o v i d e p h o t o g r a p h i c c o v e r a g e of r e g i o n s of t h e o c e a n s c o n t a i n i n g s u n g l i n t s , w h i c h a r e i n d i c a t i v e of s m o o t h o c e a n - s u r f a c e c o n d i t i o n s . S i n c e o i l s l i c k s of n a t u r a l o r i g i n a r i s i n g f r o m o i l s e e p a g e t h r o u g h t h e o c e a n f l o o r , o r o i l s l i c k s of f i s h o r i g i n , a c t t o m o d e r a t e s e a w a v e s , p i c t u r e s of sun glint off t h e o c e a n s u r f a c e w i l l p e r m i t t h e d e t e r m i n a t i o n of t h e l o c a t i o n , e x t e n t , a n d p e r h a p s , t h r o u g h r e p e t i t i v e c o v e r - a g e , t h e p e r s i s t e n c e of s l i c k s . I t is a n t i c i p a t e d t h a t EPP s a t e l l i t e a l t i m e t e r s w i l l be a b l e t o s e n s e d i f f e r e n c e s b e t w e e n c a l m a n d r o u g h s e a c o n d i t i o n s a n d s e r v e a s a m e a n s of i n d i c a t i n g t h e p r e s e n c e of o i l s l i c k s . If o n r e p e a t e d o v e r f l i g h t s of t h e S a m e r e g i o n s t h e a l t i m e t e r s e n s e s a p e r s i s t e n c e i n c a l m s e a c o n d i t i o n s , it will b e indicative of n a t u r a l o i l s l i c k s a n d t h u s of t h e p o s s i b l e p r e s e n c e of o i l b e n e a t h t h e s e a f l o o r .
T h e E R S P m a y a l s o b e n e f i t f r o m a n EPP, which m a y p r o v i d e b a s i c i n f o r m a t i o n a b o u t t h e c i r c u l a t i o n of t h e o c e a n s . T h r o u g h t h e d e t e r m i n a t i o n of geoidal undulations o v e r t h e b r o a d e x t e n t of t h e o c e a n s , it m a y be p o s s i b l e t o d e v e l o p m o d e l s f o r o c e a n c i r c u l a t i o n t h a t c o u l d l e a d t o p r e d i c t i o n s of r e g i o n s of upwelling and convergence.
T h e s e p r e d i c t i o n s c o u l d b e c h e c k e d by a s a t e l l i t e h a v i n g a n o c e a n - s u r v e y m i s s i o n , b y e m p l o y i n g r e m o t e s e n s o r s t o m e a s u r e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s a n d v a r i a t i o n s i n w a t e r c o l o r t h a t m a y b e i n d i c a t i v e of upwellings and convergences.
O c e a n s a r e a l o n g - t e r m i n d i c a t o r of climatic a n o m a l i e s , a n d , i n t u r n , o n c e t h e o c e a n s h a v e e s t a b l i s h e d a n o c e a n o g r a p h i c a n o m a l y , t h e f e e d b a c k t o t h e a t m o s p h e r e p r o d u c e s p e r s i s t e n t c l i m a t i c a n o m a l i e s . T h u s , if the geoid is d e t e r m i n e d b y t h e s e s a t e l l i t e - a l t i m e t e r p r o c e d u r e s t o s u f f i c i e n t p r e c i s i o n , t h e y e a r - t o - y e a r d e p a r t u r e s of the sea s u r f a c e f r o m the g e o i d w i l l h a v e i m p o r t a n t i m p l i c a t i o n s i n l o n g - t e r m w e a t h e r p r e d i c t i o n . F o r e x a m p l e , if t h e Gulf Stream c u r r e n t s w e r e found t o b e 20% s t r o n g e r t h a n a v e r a g e , t h i s w o u l d i m p l y a n o m a l o u s w e a t h e r c o n d i t i o n s i n t h e I c e l a n d , G r e a t
B r i t a i n , a n d S c a n d i n a v i a n r e g i o n s t h a t w o u l d p e r s i s t f o r s e v e r a l m o n t h s . I n a d d i t i o n , s h i f t s i n c u r r e n t s t r e n g t h c o u l d a l s o a f f e c t z o n e s of u p w e l l i n g w h e r e f i s h a r e n o r m a l l y found. It is, t h e r e f o r e , t h r o u g h a n i n t e r a c t i o n of E R S P a n d a n E P P t h a t o c e a n o g r a p h e r s a n d m e t e o r o l o g i s t s c o u l d b e t t e r o b t a i n t h e t y p e s of i n f o r m a t i o n r e q u i r e d t o u n d e r s t a n d t h e m e c h a n i s m s r e s p o n s i b l e f o r o c e a n i c p r o c e s s e s t h a t i n f l u e n c e w e a t h e r a n d t h e a v a i l - a b i l i t y of f i s h e r i e s .
The ERSP should have a d i r e c t i n t e r a c t i o n w i t h a n EPP i n d e s i g n a t i n g o c e a n g r o u n d - t r u t h t e s t s i t e s f o r t h e c a l i b r a t i o n a n d v e r i f i c a t i o n of o c e a n - s u r v e y r e m o t e s e n s o r s a n d s a t e l l i t e a l t i m e t e r s .
E R S P h i g h - r e s o l u t i o n p h o t o g r a p h y c o u l d b e u s e d t o r e c o r d a r e a s of h i g h s t r a i n buildup. In the event of a l a r g e - s c a l e s u r f a c e d i s p l a c e m e n t d u e t o a m a j o r e a r t h q u a k e , t h e s e p h o t o g r a p h s m a y b e u s e d t o m a k e a d i r e c t c o m p a r i s o n of t h e e x t e n t of the d i s - p l a c e m e n t a n d t o g a i n f u r t h e r u n d e r s t a n d i n g of c r u s t a l m o t i o n .
6 . 4 ORBIT DETERMINATION
O r b i t d e t e r m i n a t i o n is o n e a s p e c t of s p a c e s c i e n c e c o m m o n t o all s p a c e m i s s i o n s ; h e n c e , c o n s i d e r a t i o n m u s t be g i v e n t o t h e i n f l u e n c e of s p a c e c r a f t o r b i t o n t h e s c i e n t i f i c output of e x p e r i m e n t s , a n d v i c e v e r s a . It is t h e r e f o r e l o g i c a l a n d n e c e s s a r y t o p a y a t t e n t i o n t o b o t h t h e s y s t e m a t i c a n d t h e n o i s e e r r o r c h a r a c t e r i s t i c s i n h e r e n t in a l l o r b i t - d e t e r m i n a t i o n p r p c e s s e s .
T h e s e o r b i t a l e r r o r s o r i g i n a t e f r o m e r r o r s of t h e t h e o r y a n d t h e c o m p u t a t i o n p r o c - e s s e s u s e d a n d f r o m l a c k of knowledge of t h e e n v i r o n m e n t .
A t p r e s e n t , o r b i t a l e r r o r s f o r g e o d e t i c - t y p e s a t e l l i t e s a r e 1 0 t o 3 0 m i n p o s i t i o n and 0. 5 t o 1 . 5 c m / s e c i n v e l o c i t y . H e i g h t e r r o r s , b e i n g o n l y a f r a c t i o n of t h e t o t a l p o s i t i o n e r r o r , a r e , s a y , 5 t o 1 5 m.
A n i n c r e a s e i n t h e k n o w l e d g e of t h e e n v i r o n m e n t a l c o n d i t i o n s w i l l r e s u l t i n a n i n c r e a s e of o u r c a p a b i l i t y t o d e t e r m i n e s a t e l l i t e o r b i t s . T h i s t h e n w i l l c o n t r i b u t e t o
6-7
o u r a b i l i t y t o m e a s u r e a n d o b s e r v e v a r i a t i o n i n t h e m a g n e t i c f i e l d , w h i c h i n t u r n g i v e s i n f o r m a t i o n a b o u t t h e c o r e d y n a m i c s of t h e e a r t h .
M o r e a c c u r a t e g e o c e n t r i c l o c a t i o n s of t h e t r a c k i n g s t a t i o n s f o r d e e p - s p a c e p r o b e s w i l l a l s o l e a d t o s i g n i f i c a n t e c o n o m i e s i n t h e c o r r e c t i o n of d e e p - s p a c e t r a j e c t o r i e s .
In s u m m a r y , it c a n b e s t a t e d t h a t a s t r o n g m u t u a l b e n e f i t w i l l r e s u l t b e t w e e n t h e a b i l i t y t o d e t e r m i n e s p a c e c r a f t o r b i t a n d e a r t h - s u r v e y o b s e r v a t i o n s .
6 . 5 NAVIGATION
6 . 5 . 1 P o s i t i o n i n g at S e a
E v e n t h o u g h NASA h a s l a u n c h e d s o m e e x p e r i m e n t a l s y s t e m s , t h e U S Navy TRANSIT N a v i g a t i o n S a t e l l i t e S y s t e m i s t h e s o l e o p e r a t i o n a l n a v i g a t i o n s y s t e m . T h e t e r m " o p e r a - t i o n a l " h a s a s t r i c t l e g a l m e a n i n g . F o r e x a m p l e , t h e s a f e t y of l i f e m a y d e p e n d u p o n its r e l i a b l e o p e r a t i o n . T h e r e f o r e , c h a n g e s i n t h e s y s t e m , i n c l u d i n g c h a n g e s i n t h e g e o d e t i c
m o d e l s u s e d i n t h e t r a c k i n g and p r e d i c t i o n o p e r a t i o n s , a r e made o n l y a f t e r c a r e f u l t e s t - i n g i n w h i c h r e l i a b i l i t y is c o n s i d e r e d m o r e i m p o r t a n t t h a n a n i m p r o v e m e n t i n a c c u r a c y . F o r t h i s r e a s o n , t h e e p h e m e r i s a c c u r a c y a v a i l a b l e o n a n o p e r a t i o n a l b a s i s w i l l a l w a y s b e s o m e y e a r s b e h i n d t h e s t a t e of knowledge.
On the as s u m p t i o n t h a t d a t a f r o m t h e f u l l t r a c k i n g s y s t e m a r e a v a i l a b l e a n d t h a t t h e s t a t i o n c o o r d i n a t e s h a v e b e e n d e t e r m i n e d t o a n a c c u r a c y c o n s i s t e n t w i t h t h e a c c u r a c y of t h e b e s t c u r r e n t g r a v i t y m o d e l s , it is s a f e t o s a y t h a t a fixed point can be located to
within, perhaps, a 2 0 - m a c c u r a c y . I n a n y e v e n t , t h e a c c u r a c y is l i m i t e d by g e o d e t i c knowledge and not by m e a s u r i n g t e c h n i q u e s . On s h i p , t h e f i g u r e is about 3 0 m p l u s t h e e r r o r i n t h e s h i p ' s v e l o c i t y d u r i n g t h e p a s s of t h e s a t e l l i t e ( a p p r o x i m a t e l y 1 5 m i n ) . In s p e a k i n g of t h e m e a s u r e m e n t a c c u r a c y , t h e i n s t r u m e n t s h o u l d b e of G E O C E I V E R qual- i t y o r b e t t e r ; S R N - 9 m e a s u r e m e n t a c c u r a c y is d i s t i n c t l y w o r s e .
If t h e b e s t g e o d e t i c m o d e l s and the d a t a f r o m t h e f u l l t r a c k i n g n e t a r e u s e d , t h e r e is l i t t l e d i f f e r e n c e b e t w e e n " i n t e r p o l a t e d " p o s i t i o n s a n d p o s i t i o n s e x t r a p o l a t e d f o r 24 h r . T h e d i f f e r e n c e i n p o s i t i o n e r r o r s m a y be +20%.
6 . 5 . 2 Velocity at S e a
Suppose that the velocity of a s h i p i s k n o w n e x a c t l y . T h e e r r o r i n o n e f i x w o u l d be 3 0 m. T h e e r r o r i n t h e v e c t o r d i s p l a c e m e n t b e t w e e n t w o c o n s e c u t i v e f i x e s at 2 - h r intervals would be 3 0 & , s a y , 45 m. T h e e r r o r i n t h e m e a n v e l o c i t y would be
22. 5 m / h r . T h e c o n t r i b u t i o n of t h i s v e l o c i t y e r r o r t o each f i x e r r o r would be about 3 m, which is n e g l i g i b l e . T h e r e f o r e , t o t h e e x t e n t t h a t t h e e r r o r i n t h e o n - b o a r d v e l o c i t y
s e n s o r is c o n s t a n t o v e r 2 h r s , t h e v e l o c i t y c a n b e d e t e r m i n e d t o a b o u t 0 . 7 c m / s e c . Continuous velocity determinations are about a f a c t o r of 1 0 w o r s e .
F r o m t h e s e f i g u r e s , it is e v i d e n t t h a t p r e s e n t n a v i g a t i o n a l c a p a b i l i t i e s d o n o t m e e t t h e r e q u i r e m e n t s of t h e p r o p o s e d p r o g r a m .
T h e m o r e a c c u r a t e d e t e r m i n a t i o n of t h e g r a v i t a t i o n a l f i e l d r e c o m m e n d e d by t h i s r e p o r t would also, of c o u r s e , c o n t r i b u t e t o t h e i m p r o v e m e n t of n a v i g a t i o n s y s t e m s , b u t t h a t d o e s n o t a p p e a r t o be a c r i t i c a l p r o b l e m .
6 . 6 OTHER INTERACTIONS
6 . 6 . 1
C o m m u n i c a t i o n sI n c o n s i d e r i n g b o t h t h e p r o g r a m s p r o p o s e d h e r e and s o m e ongoing programs, it is c l e a r t h a t s a t e l l i t e s c a n p r o v i d e c o n s i d e r a b l e s u p p o r t t o s o l i d - e a r t h a n d o c e a n p h y s i c s by a c t i n g as d a t a - r e l a y d e v i c e s . D a t a - r e l a y r e q u i r e m e n t s a r e of t w o t y p e s : f o r t r a n s - m i s s i o n of d a t a i n n e a r real-time at , r a n d o m i n t e r v a l s a n d f o r t r a n s m i s s i o n o n p r e p r o - g r a m e d s c h e d u l e s .
One ongoing program that could profit by rapid data relay is t h e t s u n a m i w a r n i n g p r o g r a m . T h i s r e q u i r e s t r a n s m i s s i o n of a p p r o x i m a t e l y 2500 b i t s of d a t a p e r s t a t i o n f r o m s o m e 50 s e i s m i c s t a t i o n s a r o u n d t h e w o r l d t o a c e n t r a l s t a t i o n w i t h i n a matter of m i n u t e s a f t e r a p o t e n t i a l l y t s u n a m i - p r o d u c i n g e a r t h q u a k e .
S o m e p r o g r a m s p r o p o s e d i n C h a p t e r s 3 t o 5 r e q u i r e o r would be greatly facilitated by s a t e l l i t e c o m m u n i c a t i o n s c a p a b i l i t i e s . B y u s e of s a t e l l i t e c o m m u n i c a t i o n s c a p a b i l - i t y , a u t o m a t i c s e i s m i c s t a t i o n s c o u l d b e p l a c e d at r e m o t e a r e a s t o m o n i t o r e a r t h q u a k e s as w e l l as t o i n t e r r o g a t e a n d t r a n s m i t d a t a f o l l o w i n g e a r t h q u a k e s . I n o c e a n o g r a p h y , d a t a r e l a y is e s s e n t i a l t o t h e o p e r a t i o n of f r e e - f l o a t i n g b u o y s . T h e n u m b e r of s t a t i o n s of t h e a b o v e t y p e s r e q u i r i n g d a t a - r e l a y c a p a b i l i t i e s is not clear at p r e s e n t , b u t t h e c a p a c i t y r e q u i r e d w o u l d a p p e a r t o b e of t h e o r d e r of 1 0 b i t s p e r t r a n s m i s s i o n w i t h t r a n s m i s s i o n s s e v e r a l hours o r d a y s a p a r t .
5
T h e s e r e q u i r e m e n t s s h o u l d be included among the inputs to the planning of s a t e l l i t e c o m m u n i c a t i o n s s y s t e m s .
6 . 6 . 2 Computing Capability
C o m p u t i n g c a p a b i l i t y i n t e r f a c e s w i t h t h e p r o g r a m p r o p o s e d h e r e in two ways.
First, t h e c a p a c i t y a n d s p e e d of p r e s e n t - d a y c o m p u t e r s m a k e f e a s i b l e t h e n u m e r i c a l c o m p u t a t i o n of o r b i t s , w h i c h a p p e a r s e s s e n t i a l f o r t h e s p a c e c r a f t p o s i t i o n i n g a c c u r a c y r e q u i r e d t o s u p p o r t t h e p r o p o s e d p r o g r a m s . T h e s e c o n d i n t e r f a c e l i e s in t h e e x p l o i t a - t i o n of the d a t a g e n e r a t e d by t h e p r o g r a m s . It s e e m s c l e a r that t h e s u c c e s s f u l e x e c u t i o n of t h e p r o g r a m s m a k e s it e s s e n t i a l t h a t t h e s o f t w a r e n e c e s s a r y t o h a n d l e t h e l a r g e a m o u n t s of d a t a t o b e g e n e r a t e d be a v a i l a b l e i n a t i m e l y m a n n e r .
A l s o i n t h e a r e a of computing capability, it is r e c o g n i z e d t h a t t o m a k e maximum u s e of t h e d a t a c o n c e r n i n g b o t h t h e o c e a n s a n d t h e e a r t h ' s i n t e r i o r , t h e o r e t i c a l n u m e r - i c a l s t u d i e s of f l o w s y s t e m s m u s t b e c a r r i e d o u t , w h i c h g e n e r a t e r e q u i r e m e n t s f o r l a r g e s e g m e n t s of c o m p u t e r t i m e on s o m e of t h e l a r g e s t c o m p u t e r s a v a i l a b l e t o d a y . A c t i v e s t e p s s h o u l d b e t a k e n t o e n s u r e t h a t s u c h c o m p u t e r t i m e is m a d e a v a i l a b l e .
6.6. 3 NASA Ship (and Aircraft Capability
I n t h e d e v e l o p m e n t of t h e s a t e l l i t e a l t i m e t e r , c o n s i d e r a b l e g r o u n d - t r u t h a n d s u r f a c e s u p p o r t f o r i n - f l i g h t c a l i b r a t i o n m u s t b e p r o v i d e d . I n a d d i t i o n , b e f o r e t h e a l t i m e t e r o n a s p a c e c r a f t is mounted, it m a y be d e s i r a b l e t o t e s t it o n an aircraft. NASA p o s s e s s e s t h e r e q u i r e d s h i p a n d a i r c r a f t c a p a b i l i t y t o s u p p o r t t h e s e r e q u i r e m e n t s . T h e NASA A p o l l o t r a c k i n g s h i p s w i t h t h e i r m u l t i p l i c i t y of n a v i g a t i o n s y s t e m s a n d o n - b o a r d s a t e l l i t e - t r a c k i n g c a p a b i l i t y u s i n g b o t h r a n g e ( C - b a n d r a d a r ) a n d r a n g e - r a t e ( d o p p l e r ) s y s t e m s a r e i d e a l f o r s u p p o r t i n g i n - f l i g h t c a l i b r a t i o n w h i l e at t h e same time providing ground t r u t h r e l a t e d t o s e a s t a t e . T h e NASA E a r t h R e s o u r c e s a i r c r a f t is a v a i l a b l e f o r a n y a i r c r a f t t e s t i n g t h a t m a y be r e q u i r e d .
6 . 6 . 4 Manned Space Flight
In view of NASA p l a n s f o r a m a n n e d o r b i t i n g s p a c e s t a t i o n , c o n s i d e r a t i o n w a s g i v e n t o t h e p o s s i b l e c o n t r i b u t i o n s of m a n i n s p a c e t o t h e p r o g r a m s p r o p o s e d h e r e . T h e p r i - m a r y s p a c e s y s t e m s p r o p o s e d to m e e t t h e s c i e n t i f i c o b j e c t i v e s of the group involve low, d r a g - f r e e s a t e l l i t e s a n d h i g h - a l t i t u d e s a t e l l i t e s e m p l o y i n g e l e c t r o n i c a n d laser r a n g e a n d r a n g e - r a t e d e v i c e s a n d s a t e l l i t e - b o r n e a l t i m e t e r s . A l t h o u g h a n y of t h e s e s y s t e m s might be mounted on a m a n n e d v e h i c l e f o r s y s t e m - e v a l u a t i o n p u r p o s e s , t h e g r o u p w a s unable to identify any other way in which man could contribute to the successful opera- t i o n of s y s t e m s . I n t h e c a s e of t h e d r a g - f r e e s a t e l l i t e s y s t e m at approximately 200-km a l t i t u d e , t h e p o s s i b i l i t y of m a n w o u l d a p p e a r to b e p r e c l u d e d s i n c e t h e s a t e l l i t e l i f e t i m e r e q u i r e m e n t s a n d t h e a m o u n t of p r o p e l l a n t r e q u i r e d t o s u s t a i n t h i s l i f e t i m e a p p e a r t o m a k e a small s a t e l l i t e m a n d a t o r y .
T h e a r e a s i n w h i c h m a n a n d m a n n e d s p a c e s t a t i o n s m i g h t c o n t r i b u t e a r e t h e p h o t o - g r a p h i c o n e s . T h e s e i n c l u d e h i g h - r e s o l u t i o n p h o t o g r a p h y of t h e e a r t h as w e l l as star p h o t o g r a p h y f o r t h e d e v e l o p m e n t of a definitive star c a t a l o g . H e r e , the ability of m a n t o m a k e n o n p r o g r a m e d c a m e r a - p o i n t i n g d e c i s i o n s a n d t h e g r e a t e r r e s o l u t i o n t o be o b t a i n e d b y r e t u r n of f i l m m i g h t m a k e m a n a n d m a n n e d o p e r a t i o n s v a l u a b l e .
M a n n e d s a t e l l i t e s m i g h t a l s o b e u s e d t o e j e c t s u b s a t e l l i t e s .
6 . 6 .
5 O t h e r A g e n c y P a r t i c i p a t i o nT h i s p a n e l r e c o g n i z e s t h a t t h e p r o g r a m s p r o p o s e d h e r e m u s t i n v o l v e , i n a d d i t i o n t o NASA, o t h e r a g e n c i e s of t h e F e d e r a l G o v e r n m e n t t h a t a r e c o n c e r n e d w i t h r e s e a r c h a n d o p e r a t i o n s i n e a r t h a n d o c e a n p h y s i c s s u c h as ESSA, t h e US Geological Survey, the Office of N a v a l R e s e a r c h , t h e N a v a l O c e a n o g r a p h i c O f f i c e , a n d t h e S m i t h s o n i a n
I n s t i t u t i o n , a m o n g o t h e r s . T h e s e a g e n c i e s s h o u l d b e i n v o l v e d b o t h in t e r m s of s u p p o r t of the NASA e f f o r t s by p r o v i d i n g g r o u n d t r u t h f o r t h e s a t e l l i t e m e a s u r e m e n t s , as w e l l as i n t h e e x p l o i t a t i o n a n d o p e r a t i o n a l u t i l i z a t i o n of the data and techniques that are developed.
It is a s s u m e d t h a t , in a n y i m p l e m e n t a t i o n of t h e r e c o m m e n d a t i o n s of the group, NASA w i l l t a k e t h e lead i n c o o r d i n a t i n g its a c t i v i t i e s w i t h t h o s e of o t h e r US agencies involved i n r e l a t e d p r o b l e m s t o e n s u r e maximum u t i l i z a t i o n of US c a p a b i l i t i e s i n s u p p o r t of t h e p r o g r a m a n d maximum i n t e r a c t i o n w i t h o n g o i n g e f f o r t s of o t h e r g o v e r n m e n t a l a g e n c i e s i n g r o u n d - b a s e d e a r t h a n d o c e a n - p h y s i c s p r o g r a m s .
6 . 6 . 6
I n t e r n a t i o n a l C o o p e r a t i o nF o r a n y p r o g r a m t h a t is g l o b a l i n s c o p e , i n t e r n a t i o n a l c o o p e r a t i o n is e s s e n t i a l . Since the inception of the NGSP, f r o m w h i c h t h e S o l i d - E a r t h a n d O c e a n P h y s i c s P r o g r a m would evolve, NASA h a s s t r o n g l y s t r e s s e d i n t e r n a t i o n a l c o o p e r a t i o n . T h i s h a s c o n t r i b - u t e d s i g n i f i c a n t l y t o t h e f a c t t h a t i n s a t e l l i t e g e o d e s y , i n t e r n a t i o n a l c o o p e r a t i o n h a s b e c o m e t h e r u l e r a t h e r t h a n t h e e x c e p t i o n In t u r n , t h i s s e n s e of c o o p e r a t i o n h a s c o n - t r i b u t e d s t r o n g l y t o t h e s u c c e s s of the
NGSP.
T h e S o l i d - E a r t h a n d O c e a n P h y s i c s P r o g r a m p r o p o s e d h e r e is a l s o a g l o b a l p r o g r a m . T h e r e f o r e , NASA should continue to i n f o r m t h e i n t e r n a t i o n a l s c i e n t i f i c c o m m u n i t y a b o u t p l a n s r e l a t e d t o t h e S o l i d - E a r t h a n d O c e a n P h y s i c s P r o g r a m a n d a c t i v e l y s e e k c o o p e r a t i o n a n d p a r t i c i p a t i o n w i t h i n t h e frame- w o r k of t h e p r o g r a m .Specifically, in planning its p r o p o s e d G E O S - C m i s s i o n , NASA s h o u l d c o n s i d e r c a r e - f u l l y t h e p o s s i b i l i t y of s a t i s f y i n g r e q u i r e m e n t s f o r a l o w - i n c l i n a t i o n s a t e l l i t e t h r o u g h c o o p e r a t i o n i n p r o p o s e d F r e n c h a n d I t a l i a n l o w - i n c l i n a t i o n g e o d e t i c satellite p r o j e c t s .
,
.
I n t h i s w a y , it might be possible to launchGEOS-C
in a higher inclination orbit and thus i n c r e a s e s i g n i f i c a n t l y t h e a m o u n t of scientific data, both oceanographic and geodetic,that is obtained.
CHAPTER 7
DISCUSSION, CONCLUSIONS, AND RECOMMENDATIONS
7 . 1 CRITERIA
A n y c h o i c e , o r e x p r e s s i o n of p r i o r i t y , is a b a l a n c e b e t w e e n f e a s i b i l i t y a n d i m p o r - t a n c e . C h a p t e r 2 of t h i s r e p o r t is e s s e n t i a l l y d e v o t e d t o f e a s i b i l i t y : t h e i m m e d i a t e a n d e v e n t u a l a c c u r a c i e s a t t a i n a b l e b y v a r i o u s s p a c e a n d a s t r o n o m i c m e a s u r e m e n t s of geo- m e t r i c o r g r a v i t a t i o n a l q u a n t i t i e s . C h a p t e r s 3 t h r o u g h
5
a r e d e v o t e d t o i m p o r t a n c e ,d e f i n e d m a i n l y b y t h e s c i e n t i f i c i n t e r e s t of a p p l y i n g t h e f e a s i b l e m e a s u r e m e n t s t o p r o b - l e m s of o c e a n o g r a p h y a n d t h e s h o r t - a n d l o n g - t e r m d y n a m i c s of t h e s o l i d e a r t h .
C h a p t e r 6 d i s c u s s e s v a r i o u s s u p p l e m e n t a l c o n s i d e r a t i o n s t h a t m i g h t e i t h e r a f f e c t t h e f e a s i b i l i t y o r a d d t o t h e i m p o r t a n c e of m e a s u r e m e n t s p r o p o s e d in t h e e a r l i e r c h a p t e r s .
I n t h i s c h a p t e r , w e w i s h t o d i s c u s s b r i e f l y t h e c r i t e r i a of s o c i a l b e n e f i t . T h e a r e a s of p o t e n t i a l s o c i a l b e n e f i t f r o m a S o l i d - E a r t h a n d O c e a n P h y s i c s P r o g r a m i n c l u d e t h e following:
1. M a t e r i a l r e s o u r c e s . T h i s a r e a h a s a p a r t i c u l a r l y s i g n i f i c a n t a p p l i c a t i o n t o the ocean. Within a f e w d e c a d e s , p a r t s of t h e o c e a n w i l l h a v e b e e n t a x e d t o the limit as a n u l t i m a t e d i s p o s a l a r e a . If m a n k i n d m u s t p a s s f r o m t h e h u n t i n g to t h e h u s b a n d r y of life i n t h e s e a , t h e q u a l i t y of thd m a r i n e e n v i r o n m e n t m u s t b e p r e s e r v e d t h r o u g h i n t e l l i g e n t m a n a g e m e n t . It i s e a s i l y f o r e s e e a b l e t h a t p r o p e r m a n a g e m e n t of the oceanic "range"
w i l l i n t h e n e s t c e n t u r y b e c o m e a n i n d u s t r y of s e v e r a l $10 b i l l i o n / y r .
A n a p p r e c i a b l e s h i f t f r o m e x p l o i t a t i o n t o r e c y c l i n g must a l s o t a k e p l a c e i n t h e use of m a t e r i a l s e x t r a c t e d f r o m t h e e a r t h ' s c r u s t . H o w e v e r , it is difficult t o i m a g i n e t h e a t t a i n m e n t of c o m p l e t e w a s t e r e c o v e r y of s u c h materials. H e n c e , t h e r e will b e f o r t h e f o r e s e e a b l e f u t u r e a continued exploitation of t h e c r u s t . T h i s e x p l o i t a t i o n w i l l e v e n t u a l l y b e g r e a t l y f a c i l i t a t e d b y t h e i m p r o v e d u n d e r s t a n d i n g of t h e p r o c e s s e s of c r u s t a l f o r m a - t i o n t h a t w i l l e m e r g e f r o m t h e research r e c o m m e n d e d in C h a p t e r 5.
2. E n v i r o n m e n t a l q u a l i t y . T h i s a r e a c o m p r i s e s t h e e n t i r e e f f e c t of t h e a t m o s p h e r i c and oceanic environment, including protection against hazard and pollution.
T h e use of t h e r a d a r a l t i m e t e r t o d e l i n e a t e s t o r m s u r g e s a n d t o t r a c k t s u n a m i s a n d t h e u s e of s a t e l l i t e c o m m u n i c a t i o n s t o t r a n s m i t s e i s m i c a n d t i d a l d a t a p e r t a i n i n g t o t s u n a m i s w i l l c o n t r i b u t e to p r o t e c t i o n a g a i n s t s t o r m h a z a r d s . T h e r e c o m m e n d a t i o n s
'See, e. g.
,
S t r a t t o n , J. A. 1-.,
"Our Nation and the Sea. I ' R e p o r t of t h e C o m m i s s i o n o n M a r i n e S c i e n c e , E n g i n e e r i n g a n d R e s o u r c e s , US Gov't. Printing Office,Washington, D. C.
,
305 pp.,
196 9.r e l a t e d t o p l a t e t e c t o n i c s a n d C h a n d l e r w o b b l e a l s o c o n t r i b u t e s o m e w h a t t o e a r t h q u a k e p r o t e c t i o n i n s o f a r as they pertain to the understanding of e a r t h q u a k e m e c h a n i s m s a n d s t a t i s t i c s . T h e i m p r o v e d u n d e r s t a n d i n g of o c e a n c i r c u l a t i o n m a y h a v e a m i n o r e f f e c t o n t h e u s e of t h e o c e a n a s a p l a c e f o r m i n i n g , e t c .
T h e c o n t r i b u t i o n t h e r a d a r a l t i m e t e r w i l l m a k e t o t h e o c e a n i c p o l l u t i o n p r o b l e m m a y b e v e r y g r e a t . T h e c i r c u l a t i o n of the ocean, as r e v e a l e d b y p r e c i s e radar a l t i m e t r y a n d s a t e l l i t e m e a s u r e m e n t s of d i f f u s i o n r a t e s , c a n s e r v e as a g u i d e t o t h e m a n a g e m e n t of w a s t e d i s p o s a l i n r e l a t i o n t o p r o t e i n h u s b a n d r y . T h e c i r c u l a t i o n a l s o g i v e s b e t t e r
knowledge of t h e r o l e of t h e o c e a n i n m a i n t a i n i n g t h e g l o b a l h e a t b a l a n c e , a n d t h i s i n t u r n leads t o i m p r o v e d w e a t h e r p r e d i c t i o n b y n u m e r i c a l m e t h o d s .
3. Technological capability. A s i g n i f i c a n t b y - p r o d u c t of s p a c e r e s e a r c h e f f o r t s s u c h a s t h o s e p r o p o s e d i n t h i s r e p o r t is, of c o u r s e , t h e i n c r e a s e d a b i l i t y t o s o l v e
p r a c t i c a l p r o b l e m s t h r o u g h t e c h n i c a l a d v a n c e s a n d k n o w l e d g e of t h e e n v i r o n m e n t . F o r e x a m p l e , t h e i m p r o v e m e n t s i n e l e c t r o n i c t e c h n i q u e s r e q u i r e d t o a t t a i n t h e m e a s u r e m e n t a c c u r a c i e s n e c e s s a r y f o r t h i s p r o g r a m c o u l d h a v e m a n y a p p l i c a t i o n s i n t h e l a b o r a t o r y .
4. I n t e l l e c t u a l c a p a b i l i t y . P e r h a p s m o r e i m p o r t a n t t h a n t e c h n o l o g i c a l b y - p r o d u c t s