Главная Новости ПулКОН РСДБ Обсерватории Публикации About us Контакт

Работы в области уточнения фундаментальных астрономических постоянных Солнечной системы

В. А. Степаньянц

Доклад
на расширенном заседании ученого совета
Института прикладной математики им. М.В. Келдыша,
посвященном 80-летию заместителя директора Института
члена-корреспондента РАН
Эфраима Лазаревича Акима

Я расскажу о работах Э.Л. Акима в области уточнения фундаментальных астрономических постоянных и построения высокоточных теорий движения небесных тел. Это направление исследований имеет важное естественнонаучное и прикладное значение для навигации и управления полетом космических аппаратов.

Когда начинались межпланетные полеты, Солнечная система не была так тщательно исследована как сейчас. Значение астрономической постоянной, эфемериды Луны и планет, параметры гравитационного поля Земли были известны с очень большими ошибками. Практически ничего не было известно о нецентральной составляющей гравитационных полей Луны, Венеры, Марса и Юпитера.

Точное прогнозирование движения КА, необходимое для маневрирования в космосе и посадки аппаратов в заданные ограниченные по размерам районы Земли, Луны и планет, не могло быть выполнено без уточнения ряда астрономических постоянных.

Эта проблема решалась в Советском Союзе и в Америке шаг за шагом в ходе полетов КА, с привлечением всех доступных средств, главным из которых были высокоточные радиотехнические наблюдения за движением КА. Э.Л. Аким внес в эти исследования очень большой вклад.

Определение нецентральности гравитационного поля Луны

В период с 1959 по 1976 гг. в СССР проводилась напряженная программа исследования Луны.

Были осуществлены
  • облет луны и фотографирование ее обратной стороны
  • выход на орбиту ИСЛ
  • высадка на Луну лунохода
  • доставка на землю лунного грунта

Советские КА, исследовавшие Луну.

Э.Л. Аким впервые в мировой практике определил количественные характеристики поля тяготения Луны (Луна-10). В интересах проекта доставки на Землю образцов лунного грунта (Луна-16) по данным измерений Луна-10, -11, -12, -14 построена модель поля, обеспечившая все дальнейшие успешные полеты к Луне отечественных КА. По данным траекторных измерений всех советских искусственных спутников Луны построена модель глобальной структуры гравитационного поля Луны.

Аким Э.Л., Власова З.П.
 
ДАН СССР
1966, т.170, №4,
 
ДАН СССР
1977, т.235, №1,
 
Космические исследования
1983, т21, вып. 4

Сечения поверхности уровня гравитационного потенциала Луны по наблюдениям КА Луна-10
(Радиальные отклонения от окружности увеличены в 1000 раз)

Уточнение гравитационных постоянных Земли и Луны

Следующий результат, о котором я хотел бы рассказать - уточнение постоянных тяготения Земли и Луны по наблюдениям за движением межпланетных станций "Венера-4...-7". Оказалось, что удаляющиеся с гиперболической скоростью КА дают возможность с высокой точностью определить значения гравитационных постоянных Земли и Луны несмотря на относительно невысокую точность траекторных измерений. В таблице представлены различные варианты построения задачи уточнения: Отдельно по каждому аппарату, совместно по нескольким аппаратам, по измерениям до 1-й коррекции траектории и совместно по измерениям до и после коррекции. Окончательный наиболее надежный результат представлен в верхней строчке таблицы.

Для сравнения представлено современное значение гравитационных постоянных Земли и Луны, которое можно считать эталонным. Оно получено по данным лазерных измерений дальности, точность которых составляет 1-2 см.

В последней строчке для сравнения представлены значения, которые NASA использовало по крайней мере до начала 80-х годов. Как видим, точность в 10 раз хуже.


Исследование Венеры в 1967-1972 гг. АМС Венера-4, -5, -6, -7, -8

Советские КА, предназначенные для посадки на поверхность Венеры и для радиолокационной съемки ее поверхности.

Определение динамического сжатия Венеры по
измерениям траектории движения её первых искусственных спутников Венера-9 и Венера-10

В интересах проекта картографирования Венеры выполнено первое определение динамического сжатия Венеры по наблюдениям за движением КА "Венера-9" и "Венера-10".

В таблице представлены интервалы измерений по которым выполнено определение гармоники C20 и параметры орбиты КА на этих участках.

Период обращения Венеры вокруг оси

В 1992 году совместно с американскими учеными была выполнена очень интересная работа. Э.Л. Аким предложил использовать данные, полученные советскими КА Венера-15 и Венера-16 и американским КА Магеллан для определения параметров вращения Венеры. Период между полетами КА Венера-15 и Венера-16 и американского Магеллана составляет около 10 лет, что позволяет с высокой точностью определить период вращения Венеры.

Радиолокация Венеры и Марса

Начиная с 1962 года, в Советском Союзе под руководством академика В. А. Котельникова регулярно проводились радиолокационные измерения Венеры и Марса. Цель - уточнение параметров движения этих планет для обеспечения полета КА.

Э.Л. Аким был одним из инициаторов и активным участником этих работ.

Первый атлас Венеры

Схематически показана технология создания радиолокационного изображения Венеры, предложенная и реализованная коллективом Института радиотехники и электроники.

  

Под руководством Э.Л. Акима в ИПМ была решена проблема высокоточной навигации КА Венера-15 и -16, что позволило построить качественные изображения планеты и ее рельеф, создать первый атлас Венеры.

Построение теории движения внутренних планет

Полеты КА к планетам Солнечной системы предъявили высокие требования к точности знания геоцентрических координат планет. Астрономические теории движения планет, построенные с использованием только традиционных оптических угловых измерений, не могли обеспечить эти точности. Поэтому принципиальное значение имели работы Института по уточнению эфемерид планет, опирающиеся на радиолокацию планет и высокоточные радиотехнические наблюдения за движением их искусственных спутников. С этой проблемой мы впервые столкнулись в 1967 г. После неудачных полетов к Венере АМС Венера-2 и -3, пролетевших мимо Венеры, к планете приближалась АМС Венера-4 (В-67). Момент был исключительно ответственный. К Венере подлетал космический аппарат, с помощью которого мы предполагали впервые в мире получить научную информацию об этой загадочной планете. В начале подлетного сеанса произошел непредвиденный случай. Из-за большой ошибки в прогнозе положения Венеры, полученного с помощью классической астрономической теории Ньюкома, мы едва не потеряли уникальную информацию о планете. М.В. Келдыш, который участвовал в Центре дальней космической связи (г. Евпатория) в проведении этого заключительного сеанса связи АМС Венера-4 с Землей, был чрезвычайно взволнован указанной аварийной ситуацией. Он сказал, что больше так летать к планетам нельзя. Нам надо самим строить теории движения планет, используя высокоточные данные радиолокации. Тогда мы будем хорошо знать точность этих теорий. Он помог организовать сеансы радиолокации Венеры, которые проводил ИРЭ АН СССР из Евпатории. Через небольшое время мы построили первую в нашей стране "Высокоточную теорию движения Земли и Венеры по данным радиолокационных, оптических наблюдений и наблюдений за движением ИСВ Венера-9 и -10 (более чем на порядок уточнили геоцентрические координаты Венеры). М.В. Келдыш представил эту работу в ДАН. Мы получили надежные эфемериды для работы в подлетном сеансе последующих станций, направленных для исследования Венеры.

По данным радиолокационных и оптических наблюдений Меркурия, Венеры и Марса сотрудниками Института вместе с соавторами построена релятивистская теория движения внутренних планет.

Теория движения кометы Галлея

Построена теория движения кометы Галлея, позволившая уточнить координаты кометы более, чем на два порядка и обеспечить необходимую встречу КА Вега-1 и Вега-2 с кометой.

Теория движения Фобоса

Под руководством Э.Л. Акима проводится работа по построению высокоточной теории движения Фобоса. Цель работы обеспечить выполнение задач полета КА Фобос-Грунт.

Размещено 25 марта 2009

При перепечатке наличие гипертекстовой ссылки на сайт "ПулКОН" и "Низкочастотная РСДБ-сеть" обязательно.

Главная Новости ПулКОН РСДБ Обсерватории Публикации About us Контакт