Предварительные результаты наблюдений ГСС на 1-м телескопе с ПЗС-матрицей

Методика наземных наблюдений и программного комплекса для получения и обработки координатной и фотометрической информации о малоразмерных фрагментах космического мусора, находящихся на геостационарных орбитах. Оценка возможностей системы ПЗС–матрица.

Рубрика Астрономия и космонавтика
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 16.11.2018
Размер файла 220,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Предварительные результаты наблюдений ГСС на 1-м телескопе с ПЗС-матрицей

А.В. Диденко

Б.И. Демченко

А.А. Комаров

М.В. Нифонтова

Л.А. Усольцева

ДТОО «Астрофизический институт им. В.Г. Фесенкова», АО НЦ КИТ

г. Алматы

Представлены предварительные результаты исследований, связанных с разработкой методики наземных наблюдений и программного комплекса для получения и обработки координатной и фотометрической информации о малоразмерных фрагментах космического мусора, находящихся на геостационарных орбитах. В качестве основы исследований использованы имеющиеся наработки, в том числе и разработанный ранее комплекс программ информационной базы данных по ГСС и идентификации космических объектов. Для оценки возможностей системы ПЗС-матрица - телескоп проведены наблюдения звездных полей и ряда ГСС на 1-м телескопе Тяньшанской обсерватории с ПЗС-матрицей ALTA U10. Результаты показывают, что разрабатываемая методика наблюдений малоразмерных ГСС и их обработки может быть использована для получения координатной информации.

Ключевые слова: космический мусор, геостационарная орбита, информационная база данных, ПЗС-матрица.

ПЗС-матрицы используются наземными службами наблюдений для поиска и сопровождения малоразмерных объектов на высоких орбитах уже в течение многих лет. Тем не менее, проблемы модернизации применяемой аппаратуры, совершенствования методик наблюдения и обработки получаемой информации нельзя считать решенными. Как правило, для каждого конкретного пункта наблюдений (ПН) подбирается (разрабатывается или дорабатывается) своя методика. Дело в том, что в выполнении таких работ участвуют не специализированные, а обычные оптические инструменты, имеющиеся в ПН. В зависимости от финансовых возможностей обсерваторий они дооснащаются светоприемниками, необходимым вспомогательным оборудованием и соответствующим программным обеспечением. При этом приходится решать ряд новых задач, связанных с автоматической обработкой ПЗС-кадров; поиском и построением наиболее оптимальных стратегий наблюдения для разных классов орбит в зависимости от типа используемого телескопа; автоматической сортировкой и идентификацией полученных координатных измерений по каждому из наблюдавшихся объектов. Следует подчеркнуть, что стоимость ПЗС-матриц, которые могут быть использованы для получения координатной и фотометрической информации о фрагментах космического мусора (КМ), очень высока.

Работы в этом направлении активно развиваются многими международными организациями и кооперациями, и РК не является исключением. Регулярное сопровождение работающих аппаратов и крупных фрагментов КМ на геостационарных орбитах (ГСО) проводится в Астрофизическом институте им. В.Г. Фесенкова с начала 1980-х годов. Наземными пунктами наблюдений РК контролируется геостационарная зона в диапазоне долгот подспутниковых точек от 10о до 140о в.д. Существующая база данных (БД) и Зональный каталог геостационарных объектов по состоянию на начало 2013 года включают координатную информацию для 1063 ГСС не слабее 15m,5 в том числе - для 270 из них - фотометрическую.

В их составе только 266 корректируемых (работающих аппаратов), все остальные - отработавшие свой срок (пассивные) спутники и крупные фрагменты космического мусора.

В качестве базового пункта наблюдений ГСС в Астрофизическом институте им. В.Г. Фесенкова использовался 70-см телескоп АЗТ-8, расположенный в районе Каменского плато. Но в последние годы условия наблюдений здесь существенно ухудшились из-за городской подсветки. Поэтому было принято решение о переносе наблюдений ГСС на 1-м телескоп Цейсса Тянь-шаньской обсерватории и переходе на ПЗС-матрицу для того, чтобы обеспечить получение информации о малоразмерных фрагментах КМ.

В связи с этим необходимо было разработать (или адаптировать имеющиеся) методику проведения наблюдений и программное обеспечение. За основу этих исследований принят многолетний опыт наблюдений ГСС и программный комплекс, предназначенный для их обработки и получения информации о пространственно-временной ориентации, стабилизации и идентификации КА, [1,2]. Адаптация программного обеспечения к наблюдениям с ПЗС-матрицей предусматривала включение в основной комплекс автономных программ, учитывающих специфику наблюдаемых объектов и используемого приемника, комплекс программ проверки оборудования.

Основная проблема, возникающая при работе с ПЗС-матрицей, - небольшое поле зрения установки, в которое попадает мало опорных звезд. В системе 1-м телескоп Цейсса - ALTA U-10 оно составляет всего 7?,4 х 7?,4. Поэтому при проведении наблюдений логично использовать метод «прямых» отсчетов», а в качестве опорного астрометрического каталога - упакованный вариант TYCHO-2. При этом в обработку наблюдений включаются все звезды, наблюдаемые в течение ночи, а не только те, которые расположены в непосредственной близости от ГСС. Это позволяет свести до минимума время, необходимое для наблюдения опорных звезд по трассе движения объекта, и проводить поисковые работы. Данный метод апробирован при работе ПН в г. Приозерске.

Основные требования, предъявляемые к методике наблюдений, сводятся к периодическому учету геометрических искажений оптической системы канала регистрации изображения, корректному определению центра тяжести изображения звезд и объекта, использованию внутренне согласованного астрометрического каталога опорных звезд. Для учета геометрических искажений канала регистрации астрометрической информации предлагается использовать калибровочную тест - решетку, установленную на входе в систему.

В основной комплекс программ получения и обработки астрометрической информации с использованием метода «прямых» отсчетов и ПЗС-матрицы включены: управляющая программа, прием и предварительная обработка ПЗС-кадра, обработка калибровочной (дисторсионной) решетки, астрометрическая обработка, формирование файла результатов астрометрической обработки. Кроме этого есть автономные программы, обеспечивающие работу основного комплекса, в том числе привязку получаемой информации к сигналам точного времени, комплекс программ проверки оборудования.

Во второй половине 2012 г. было проведено несколько сеансов пробных наблюдений звездных полей и ГСС для оценки возможностей системы ПЗС-матрица - телескоп и работоспособности программного обеспечения. При регистрации точного времени использовалась синхронизация системных часов ПК с NTP-серверами, передающими информацию о точном времени по протоколу NTP. При этом учитывалась задержка по времени, связанная с прохождением сигналов по сети INTERNET. Работу телескопа обеспечивали Н.В. Личкановский и И.В. Рудаков под руководством М. Кругова.

В качестве примера на рисунках 1 и 2 показаны изображения звездного поля и ГСС Казсат-2, полученные в августе 2012г.

Рис.1. Снимок звездного поля вблизи планетарной туманности М 5, получен 25.08.2012 в кассегреновском фокусе 1-м телескопа Цейсс Тянь-шаньской обсерватории, ПЗС-камера ALTA U10, поле зрения 7?,4 х 7?,4, экспозиция 240 секунд. Стрелкой отмечена звезда 19,m7

наземный наблюдение космический мусор

Рис. 2. Снимки ГСС Kazsat-2, полученные в Кассегреновском фокусе 1-м телескопа Тянь-шаньской обсерватории с ПЗС-камерой ALTA U10: слева - с остановленным часовым ведением, справа - с часовым ведением, экспозиция 10 сек.

Список наблюдавшихся геостационарных спутников приведен в таблице, там же указаны их международные номера, даты наблюдений, количество полученных кадров, звездные величины объектов. В последнем столбце - результаты оценки «внешней» точности (величина среднеквадратической ошибки ?). Для этих оценок мы использовали результаты наблюдений тех же самых ГСС на ПН КОС «Сажень» полигона Сары-Шаган (РК) и Уссурийске (РФ).

Список наблюдавшихся геостационарных спутников

Название ГСС

Междунар. номер

Дата наблюдений

Кол-во снимков

Звездная величина

?

1

Kazsat-2

11035B

18.08.2012

25.08.2012

16

24

12.m5

+ 15?

2

NROL-32 (USA 223)

10063A

18.08.2012

25.08.2012

16

10

8.2

+ 15?

3

EXPRESS-AM 2

05010A

18.08.2012

25.08.2012

18

14

12.0

+ 18?

4

Фрагмент

90002

18.08.2012

10

16.8

+ 20?

5

ORION 4

09001A

18.08.2012

25.08.2012

10

14

8.4

+ 17?

Как видим, величины ? достаточно велики, хотя они и соответствуют стандартам, принятым при построении орбит с нескольких пунктов наблюдений.

Из 450 кадров, полученных в течение двух наблюдательных ночей, только в одном кадре оказалось три каталожных звезды, в восьми - две, во всех остальных - одна или ни одной. В среднем в поле зрения 7?,4 х 7?,4 попадает 0,8 звезды из каталога TYCHO-2, откуда следует, что применение метода «прямых» отсчетов с использованием всех звезд, наблюдаемых в течение ночи, - это насущная необходимость.

Результаты проведенных наблюдений показали, что основная погрешность связана с приемом сигналов точного времени и его привязкой ко всемирному времени. Необходима доработка самой системы приема сигналов точного времени и ряда вспомогательных программ, связанных этим процессом. В целом разрабатываемая методика наблюдений малоразмерных ГСС и их обработки, безусловно, может быть использована для получения координатной информации.

Очевидно, что для того, что бы иметь представление о реальной ситуации с засорённостью в области ГСО, следует привлекать все имеющиеся наземные средства слежения за работающими аппаратами и фрагментами КМ. Подключение 1-м телескопа Тянь-шаньской обсерватории это вклад РК в решение проблем околоземной астрономии. Телескопы небольшого размера широко используются сейчас наземными ПН во всем мире. Разрабатываемая методика наблюдений и обработки получаемой информации может быть адаптирована на любом из них. Это позволит существенно расширить и дополнить имеющиеся БД, создать основу для формирования архива слабых ГСС, необходимого для изучения их физических свойств и вероятных источников образования. Получаемая информация может быть использована как отечественными и зарубежными центрами обработки информации для выполнения совместных международных научных программ, при анализе аварийных ситуаций на околоземных орбитах, моделировании обстановки в околоземном космическом пространстве, разработке механизмов контроля за его мирным использованием.

Работа выполнена в рамках бюджетной программы 002 «Прикладные научные исследования в области космической деятельности».

Литература

1. Диденко А. В., Демченко Б.И., Усольцева Л.А. Автоматизированный комплекс обработки и анализа координатной и фотометрической информации о ГСС. // Доклады II Международной научной конференции «Наблюдение околоземных космических объектов», Звенигород, 24-28января 2008г.

2. Диденко А.В., Демченко Б.И., Нифонтов С.Г., Нифонтова М.В., Усольцева Л.А. Программный комплекс обработки и анализа координатной и фотометрической информации о ГСС, используемый в АФИФ РК. //V Международная научная конференция «Наблюдения околоземных космических объектов», 10 -12 ноября 2011, Звенигород, РФ.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Геофизическое значение актинометрических наблюдений. Полная программа актинометрических наблюдений во время затмения. Изменения спектрального состава солнечной радиации во время затмения. Отсчёты интенсивности рассеянной радиации во время затмения.

    реферат [468,4 K], добавлен 24.07.2010

  • Особенности проведения наблюдений и исследования избранных космических объектов в фотометрической системе Джонсона. Определение фотометрических величин оптических источников в условиях городской засветки. Алгоритм выявления таксонометрического класса.

    дипломная работа [407,8 K], добавлен 16.02.2016

  • Определение понятия и рассмотрение источников происхождения космического мусора. Изучение основ работы Службы контроля космического пространства. Ознакомление с основными экологическими решениями в конструкциях современных космических аппаратов.

    реферат [557,8 K], добавлен 18.02.2015

  • Понятие жизненного цикла сложной системы. Рассмотрение технических сведений метеоспутника "Электро-Л". Разработка базы данных в системе изделия. Создание щаблона процессов при эксплуатации для обработки заказа на проведение космических наблюдений.

    курсовая работа [3,8 M], добавлен 03.10.2014

  • История открытия явления дисперсии и его значение для развития физики как науки. Методика спектрального анализа, разновидности спектров. Эффекты Доплера и Зеемана. История телескопических наблюдений Солнца и современные знания о его влиянии на Землю.

    научная работа [56,5 K], добавлен 03.07.2009

  • Содержание программы полета космического аппарата. Стадия разработки рабочей документации и изготовления космического аппарата. Задачи управления эксплуатацией ЛК. Программа поддержания ЛК в готовности к применению, структура системы эксплуатации.

    контрольная работа [179,5 K], добавлен 15.10.2010

  • Цель наблюдений выдающегося астронома Н. Коперника: усовершенствование модели Птолемея. Расчет пропорций Солнечной системы с помощью радиуса земной орбиты как астрономической единицы. Обоснование гелиоцентрической модели строения Солнечной системы.

    реферат [10,6 K], добавлен 18.01.2010

  • Влияние запусков ракет на поверхность планеты. Малоизвестные факты космической деятельности человечества и анализ негативных сторон этой деятельности. Космические угрозы (вспышки на Солнце, астероиды, метеориты). Роль угроз для Земли в массовом сознании.

    статья [1,5 M], добавлен 05.03.2011

  • История возникновения астрономии, первые записи астрономических наблюдений. Создание греческими астрономами геометрической теории эпициклов, которая легла в основу геоцентрической системы мира Птолемея (II в. н.э.). Гелиоцентрическая система мира Коперник

    презентация [794,1 K], добавлен 28.05.2012

  • "НЛО" как понятие, обозначающее передвижение в воздушном пространстве не идентифицированных летательных аппаратов, не поддающихся классификации, гипотезы его происхождения и история наблюдений. Доказательства различных гипотез внеземных объектов.

    презентация [291,8 K], добавлен 19.03.2012

  • Анализ баллистических характеристик космического аппарата. Расчет масс служебных систем, элементов топлива. Зона обзора на поверхности Земли и полоса обзора. Изучение системы электроснабжения, обеспечения теплового режима, бортового комплекса управления.

    курсовая работа [53,7 K], добавлен 10.07.2012

  • Цель астрофизики – изучение физической природы и эволюции отдельных космических объектов. Оптические телескопы и их использование. История первых наблюдений. Схема и устройство телескопов. Спектральные наземные исследования. Современная астрономия.

    реферат [48,1 K], добавлен 01.07.2008

  • Современное развитие техники наблюдений. Совершенствование спектральной аппаратуры. Снимок чёрной дыры в рентгеновских лучах. Использование специальных фильтров для исследования Солнца. Разработка теории эволюции звёзд на основе ядерных процессов.

    презентация [1,8 M], добавлен 09.02.2014

  • Изучение разных гипотез о шарообразности Земли. Исследование наблюдений ученых Аристотеля, Пифагора и астронома Аристарха Самосского. Определение радиуса земного шара египетским математиком и географом Эратосфеном Киренским. Применение прибора скафиса.

    презентация [2,3 M], добавлен 29.11.2014

  • Основные этапы в истории астрономии. История создания астрономических приборов. Развитие конструкций астрономических инструментов в Китае и Древней Греции. Распространение армиллярных сфер. Первые телескопические наблюдения, астрономические часы.

    контрольная работа [1,1 M], добавлен 26.05.2010

  • Предмет и задачи астрономии. Особенности астрономических наблюдений. Принцип действия телескопа. Видимое суточное движение звезд. Что такое созвездие, его виды. Эклиптика и "блуждающие" светила-планеты. Звездные карты, небесные координаты и время.

    реферат [40,5 K], добавлен 13.12.2009

  • История наблюдений и исследований за метеорами и болидами, их научная ценность. Взаимодействие метеороидов с атмосферой Земли. Физические процессы, протекающие в метеорных следах. Основные методы наблюдения за объектами, применяемые в прошлом и настоящем.

    реферат [51,7 K], добавлен 16.10.2010

  • Астрономические наблюдения как основной способ исследования небесных объектов и явлений. Изучение особенностей наблюдения солнечной активности, Юпитера и его спутников, комет, метеоров, солнечных и лунных затмений, а также искусственных спутников Земли.

    реферат [31,9 K], добавлен 17.04.2012

  • История создания первого телескопа, после того как Галилео Галилей, разработал особый способ шлифовки линз специально для астрономических наблюдений. Строение инструментов с гибкими сегментированными зеркалами, зажигающих в небе искусственные звезды.

    реферат [19,1 K], добавлен 29.11.2011

  • Разработка современного космического скафандра. Особенности жизнеобеспечения в космосе. Клиника космического века. Применение экспериментального экзоскелетона для поднятия очень тяжелых грузов. Измерение давления и температуры с помощью эндорадиозонда.

    презентация [244,9 K], добавлен 16.02.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.