Звенигород-2007 ::: Методы проведения и обработки наблюдений ИСЗ в НИИ «НАО»

Международная научная конференция
"Наблюдение околоземных космических объектов"

Звенигород, 23-25 января 2007

Методы проведения и обработки наблюдений ИСЗ в НИИ «НАО»

Объективы телескопа САК

Длиннофокусный объектив: Максутов D=300 мм, F=1500 мм, используется для наблюдения объектов на геостационарных орбитах.
Короткофокусный объектив (Уран-9): шестилинзовый рефрактор D=100 мм, F=250 мм, используется для наблюдения объектов на низких орбитах.

Методы наблюдений

Комбинированный метод был разработан в НИИ “НАО” для наблюдений подвижных, относительно звезд, объектов таких как ИСЗ и АСЗ на неподвижном телескопе.

Метод заключается в применении различных режимов работы ПЗС камеры для получения изображения объектов и опорных звезд. Метод основан на применении режима переноса заряда ПЗС камеры.

Режим переноса заряда позволяет получать точечные изображения движущихся объектов с произвольной экспозицией.

Перенос заряда с поворотной платформой

Поворотная платформа разворачивает ПЗС камеру по направлению движения объекта. Скорость переноса заряда по ПЗС матрице задается в соответствии с видимой скоростью объекта. Время экспозиции ограничено только временем прохождения объекта через поле камеры.

Наблюдения в режиме переноса заряда с применением поворотной платформы позволяют повысить время экспозиции движущегося объекта в 10 и более раз и при этом получить точечное изображение объекта.

Применение режима переноса заряда с разными углами поворота ПЗС камеры позволяет получать точечные изображения объектов и опорных звезд с любой экспозицией при фиксированном положении телескопа.

Варианты применения комбинированного метода

Объект – обычный кадр; Опорные звезды – перенос заряда
Объект – обычный кадр; Опорные звезды – обычный кадр с короткой экспозицией
Объект – перенос заряда с поворотной платформой; Опорные звезды – перенос заряда
Объект – перенос заряда с поворотной платформой; Опорные звезды – обычный кадр с короткой экспозицией

Первые наблюдения геостационарных ИСЗ на MKT

Изображение опорных звезд Перенос заряда Экспозиция 125 сек.	Изображение геостационарного ИСЗ Обычный кадр Экспозиция 180 сек.

Длиннофокусный объектив + камера НИИ “НАО”

Изображение опорных звезд Перенос заряда Экспозиция 10 сек.	Изображение геостационарного мусора Обычный кадр Экспозиция 10 сек.

Длиннофокусный объектив + камера S1C

Изображение опорных звезд Обычный кадр с короткой экспозицией Экспозиция 0.5 сек.	Изображение геостационарного мусора Обычный кадр Экспозиция 5 сек.

Короткофокусный объектив + камера S1C

Изображение опорных звезд Обычный кадр с короткой экспозицией Экспозиция 1 сек.	Изображение низкоорбитальных ИСЗ Обычный кадр Экспозиция 0.03 сек.

Пробные наблюдения с поворотной платформой

Наблюдения ИСЗ и космического мусора на геостационарных орбитах

Выдержка наблюдений объекта рассчитывается из его видимой скорости. Длина изображения объекта для точного вычисления прямоугольных координат не должна превышать 2-3 ширины изображения объекта.

Опорные звезды наблюдаются с применением переноса заряда с экспозицией 5 – 20 сек, до и после серии кадров объекта.

Метод скользящего накопления на ТВ камере

Метод заключается в скользящем суммировании кадров видеоизображения со смещением соответствующим видимой скорости объекта.

Распределение звезд по звездной величине

(О-С) относительно звездной величины

Наблюдения низкоорбитальных и эллиптических ИСЗ

Во время наблюдения производится параллельное скользящее суммирование изображения опорных звезд и изображения объекта.

Время накопления объекта составляет 1/5 времени прохождения объекта через поле камеры. Для низкоорбитальных объектов это составляет 0.4 – 2.0 сек., для высокоэллиптических может доходить до 30 сек.

Наблюдение высокоэллиптического спутника 14884 ТВ камерой

Сравнение с NORAD

	эпоха наблюдений	наклонение орбиты	долгота восходящего узла	эксцентриситет	аргумент перигея	средняя аномалия	собственное движение
НИИ НАО	7016,89	66,9052	52,9461	0,664581	149,919	330,758	1,99281
NORAD	7016,32	66,937	53,0183	0,664450	150,198	274,751	2,00613
Разность	0,57	-0,0318	-0,0722	0,00013	-0,2787	56,0067	-0,01332

Программный комплекс обработки наблюдений

Методика обработки наблюдений объектов на геостационарных и низких орбитах унифицирована и осуществляется одним программным комплексом.

Этапы обработки:

Получение экваториальных координат опорных звезд осуществляется программой Astrometrica в автоматическом режиме.
Определение прямоугольных координат объектов осуществляется программой CCD, включает различные способы фильтрации, полуавтоматический поиск объекта, по 2 выбранным оператором положениям.
Вычисление экваториальных координат объектов в автоматическом режиме, результаты записываются в файлы в формате mea и формате ЦККП.

Вычисление элементов орбиты ИСЗ

Программа вычисляет Кеплеровы элементы орбиты, позволяет оценить качество наблюдательного материала а также точность вычисления элементов орбит.

В 2006 году в программу была добавлена возможность управления из командной строки, что позволило автоматизировать вычисление элементов орбиты.

Отработаны вычисления элементов орбит на одном витке. Проводятся работы по многовитковому и многопунктному вычислению элементов орбит.

Программа вычисления элементов орбиты

Описание каталога

Элементы орбит в формате TLE и экваториальные координаты представлены на странице в двух вариантах:

Формирование каталога

Для каталога отбираются только те данные по которым посчитаны орбиты
Данные для каталога читаются из рабочей директории где производится обработка наблюдений
Данные сортируются по номеру спутника и дате наблюдений
По экваториальным координатам и элементам орбит
Программа считывает все файлы с элементами орбит за все даты наблюдений в массив
Производит сортировку и запись html страниц

Элементы орбит

Экваториальные координаты

Статистика по каталогу

ГЕО – 108 объектов
ЛЕО – 126 объектов
21298 положений спутников
404 набора элементов орбит в формате TLE