Фотометрия ГСС
Петр Сухов
АО ОНУ
Важной характеристикой космического аппарата (КА) служит характер изменения блеска отраженного, промодулированного солнечного излучения. В видимом диапазоне ИСЗ не имеет собственного свечения, его блеск зависит в основном от индивидуальных особенностей (формы конструкции, ориентации, свойств материалов покрытия и т.п.) и условий освещенности, которые определяются геометрией движения системы "наблюдатель - ИСЗ - Солнце". А также взаимным затенением и переотражением светового потока между отдельными элементами конструкции спутника, освещением от Луны и Земли.
Фотометрия в оптическом диапазоне позволяют диагностировать характер осевого вращения космического аппарата, получать некоординатную информацию об ИСЗ, что позволяет совместно с координатной информацией проводить отождествление ранее неизвестных или потерянных КО.
Наблюдения проводились в Одесской астрономической обсерватории на п.н. Маяки с использованием 50 см телескопа оптической системы Кассегрен, в фокусе которого расположен электрофотометр.
Фотометрические наблюдения проводились с фотоэлектронным умножителем ФЭУ-79 в спектральных фильтрах B,V. Цветовая система близка к классической международной фотометрической системе Джонсона.
Эфемеридную поддержку обеспечивал ИПМ им. Келдыша РАН.
Технические характеристики 20-дюймового телескопа-рефлектора с электрофотометром п.н. Маяки, Одесская область, Беляевский р-он.
| Диаметр главного зеркала | 500мм |
| Диаметр вторичного зеркала | 130мм |
| Эквивалентное фокусное расстояние | 12000мм |
| Монтировка телескопа | АПШ-6 |
| Искатель | трубка АТ-1 |
| Гид-рефрактор | 150мм |
| Предельная величина, в меридиане | 14 |
| Поле зрения искателя | 10° |
| Поле зрения гида | 15' |
Автоматический звездный электрофотометр, работает в режиме счета фотонов.
- оптико-механический блок - ОМБ
- фотометрический блок - ФБ
- блок автоматики - БА
- программный блок - ПБ
- блок регистрации - БР
- светофильтров U,B,V,R на двух дисках
- диафрагм с автоматическим сдвигом для измерения фона неба
- оптронной системы опознавания номеров фильтров
- эталон-люминофор
- линза Фабри
- фотоумножитель ФЭУ-79
- высоковольтный источник питания ФЭУ
- широкополосный усилитель-дискриминатор
- термоохладитель фотокатода ФЭУ
Для стандартизации блеска ГСС применялся каталог фотометрических стандартов в системе BVR Джонсона (площадки Ламдольта). Каталог содержит более 200 звезд, достаточно равномерно распределенных вдоль небесного экватора со склонениями от -10° до +10°.
Для получения внеатмосферных инструментальных звездных величин и показателей цвета ГСС применялись три способа учета экстинкции.
- По звездам класса А0.
По определению звезды класса А0 в стандартной системе U,B,V Джонсона и Моргана имеют показатели цвета равные нулю: B-V=U-B=0.
- По звездам классов G2-G8.
Для склонений в диапазоне 0°...-15° был выбран ряд звезд спектральных классов G2-G8 с известными звездными величинами и показателями цвета (В-V) в пределах 0.4m - 9.0m. KO отражают свет Солнца, звезды спектрального класса G6, поэтому их показатели цвета предположительно находятся в этом диапазоне. При наблюдении КО подбирались звезды таким образом, чтобы разность их воздушных масс была минимальной.
Одна-две звезды наблюдались несколько раз в течении ночи, по ним определялся коэффициент экстинкции по Бугеру, а также разности внеатмосферных звездных величин и показателей цвета этих звезд и КО. Близость показателей цвета объек-та и калибровочной звезды позволяет не учитывать цветовые коэффициенты экс-тинкции.
- Средний коэффициент экстинкции.
В случае когда погодные условия или другие причины не позволили выполнить полную программу наблюдений и надежно определить коэффициент экстинкции каким-либо из первых двух способов, можно использовать полученный на протяжении нескольких лет средний коэффициент экстинкции, для желтого фильтра (V), синего (В). В этом случае желательно, чтобы калибровочные звезды имели воздушную массу М(z) симметрично: больше и меньше М(z) КО.
Ниже приведены некоторые результаты, полученные начиная с 2004 г., и содержащие американские спутники разведки, СПРН и др. типы ГСС.
| № КО | Dаtа observ. | Time UT | Long (deg.) | Time accumul. (sec) | Spectr. | Duration observat. (min) | Magnit. | Period the change of the brightness |
|---|
| 98029 | 21.06.04 | 20h03m0 | 44.4 E | 1 | Integral | 64.45 | 8.3m - 8.05m | 22 min |
| 95035 | 20.07.04 | 23 01 56 | 39 E | 0.2 | Integral, B, V | 30.92 | - | 1.06 s, 0.53 s, 0.27 s |
| 95099 | 28.07.04 | 00 18 02 | 42 E | 0.2 | Integral | 10.40 | 12m - 8.5m | 97.50 s, 32.87s, 16.48 s, 8.23 s |
| 95099 | 16.08.04 | 20 14 07 | 14 E | 0.2 | Integral, B, V | 30 | 13m - 10.5m | 98.00s, 32.61s, 16.36 s |
| 95099 | 14.09.04 | 00 32 44 | 3.5 E | 0.2 | Integral | 14 | 12.5m - 10.5m | 32.22 s, 16.11s |
Как доказано многими специалистами в области фотометрии ГСС, характер изменения блеска ГСС в разных лучах, особенно при входе и выходе из тени, для объектов разного типа ГСС индивидуален. Наблюдения разного типа ГСС позволяют получить фотометрический портрет, характеризующий данный тип. Наблюдения неизвестного объекта сравниваются с тем или иным "фотометрическим портретом", что позволяет определять тип ГСС.
Ниже на примерах показаны кривые изменения блеска в интегральном цвете, в B, V лучах, изменение показателя цвета (B-V) двух классов ГСС: Е-Bird и Intelsat.
E-BIRD 27948/03043A (33.2° E) 05.10.2005 JD=2453649.3...
Фрагмент кривой блеска объекта E-Bird при входе в тень Земли (в относительных единицах). Интегральный цвет. 05.10.2005, Х - UT, Y- отсчеты после вычета фона
Фрагмент кривой блеска объекта E-Bird при выходе из тени Земли. 05.10.2005.
Х - UT, Y- отсчеты после вычета фона. Короткая вспышка вначале кривой результат попадания звезды в диафрагму.
Усредненный фрагмент кривой блеска спутника E-Bird в фильтрах V и В при входе и выходе из тени Земли. 05.10.2005.
Изменение показателя цвета (B-V) ГСС E-Bird при входе и выходе из тени Земли 05.10.2005.
Следующий тип ГСС - Интелсат. Приведены кривые блеска, изменение показателя цвета, характерные для данного типа ГСС за две даты.
"INTELSAT 802" 97031A (33° Е) Дата 06-10-2005
Фрагмент кривой блеска объекта "Интелсат 802" при входе в тень Земли.
Интегральный цвет, Х - UT, Y- отсчеты после вычета фона.
Усредненные кривые блеска в B, V фильтрах ГСС "Intelsat 802". Дата 06-10-2005
Изменение показателя цвета B-V ГСС "Intelsat 802". Дата 06-10-2005
INTELSAT 802 97031A Дата 10-10-2005
Фрагмент кривой блеска объекта "Intelsat 802" при входе в тень Земли
Дата 10-10-2005. Интегральный цвет, Х - UT, Y- отсчеты после вычета фона.
Усредненные кривые блеска в B, V фильтрах ГСС "Intelsat 802". Дата 10-10-2005
Начиная с 2004 года в Одесской астрономической обсерватории формируется и постоянно пополняется банк фотометрических данных разных типов ГСС. На конец 2006 года банк данных ОАО содержит около 40 кривых блеска основных типов ГСС, который в перспективе позволит по совокупности фотометрической и координатной информации с той или иной степенью достоверности решать следующие задачи:
- идентификация ГСС
- определение ориентации объекта и его динамических параметров (периода вращения вокруг собственного центра масс, направления оси вращения)
- построение эквивалентного геометрического образа и определение физических характеристик КО: эффективную отражающую поверхность, коэффициенты от-ражения и зависимость последних от времени существования спутника на орбите.
