Обозначение положения небесных объектов до 15m из наблюдений на аксиальном меридианном круге Николаевской астономической обсерватории тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.01 ВАК РФ

Міністерство освіти і науки України Миколаївська астрономічна обсерваторія

Визначення положень небесних об’єктів до 15т із спостережень на аксіальному меридіанному крузі Миколаївської астрономічної обсерваторії

01.03.01. «Астрометрія та небесна механіка»

Автореферат дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук

Шульга Олександр Васильов

УДК 522.33-38:523.812

Київ - 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Миколаївській астрономічній обсерваторії Міністерства освіти та науки України.

Науковий керівник:

Офіційні опоненти

Провідна установа

- доктор фізико-математичних наук, професор, Пінігін Геннадій Іванович, Миколаївська астрономічна обсерваторія, директор.

- доктор фізико-математичних наук, професор, Кіслюк Віталій Степанович, Головна астрономічна обсерваторія НАН України, завідувач відділом;

- кандидат фізико-математичних наук, Павленко Петро Петрович, Харківський національний університет ім. Каразіна, доцент.

Астрономічна обсерваторія Київського національного університету ім. Тараса Шевченка, м. Київ.

Захист відбудеться 15 грудня 2000р. на засіданні спеціалізованої ради Д26.208.01 при Головній астрономічній обсерваторії НАН України (ГАО НАН України, Голосіїв, Київ-127, МСП, 03680).

Початок засідань о ІО00 годині.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Головної астрономічної обсерватори НАН України (ГАО НАН України, Голосіїв, Київ-127, МСП, 03680).

Автореферат розісланий 14 листопада 2000р.

аФ^

Гусєва Н.Г.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Остання чверть двадцятого сторіччя характеризується значним розвитком нових засобів та методів вирішення фундаментальної задачі астрономії -створення координатно-часової системи відліку. Методи РСДБ дозволили побудувати на мілісекундному рівні точності опорну систему координат ICRF, а методи космічної астрономії (місія HIPPARCOS) відтворити ICRF в оптичному діапазоні. Розвиток нових технічних засобів дозволяє планувати програми спостережень на су б мі лі секундно му рівні точності положень, власних рухів і паралаксів багатьох мільйонів зірок.

В умовах, що зазнали суттєвої зміни, наземна оптична астрометрія також змінює свої цілі та методи. Головню,і є те, що став непотрібним трудомісткий абсолютний метод вимірювання координат, який поглинав основні зусилля астрометристів на протязі багатьох десятиліть. Основним методом стає диференціальний метод, більш гнучкий і продуктивний.

Згідно загальної думки, в період до запуску другого астрометричного супутника, існує цілий ряд суттєвих задач, які можливо реалізувати засобами наземної астрометрії. До них відносяться:

- підтримання і розширення системи каталогів HIPPARCOS та TYCHO на більш слабкі зірки;

- встановлення зв’язку між оптичною, реалізованою в вигляді каталогу HIPPARCOS і радіо (ICRF) системами координат;

- побудова динамічної системи відліку (так званий "фіктивний" рух точки весняного рівнодення);

- спостереження тіл Сонячної системи для уточнення їх орбіт і мас;

- створення вхідних каталогів для наступних космічних програм;

- спільне використання даних наземної та космічної астрометрії.

Ефективно виконати перераховані задачі можливо через використання відомого в позиційній астрономії

телескопа - меридіанного круга, при умовах, що він забезпечує спостереження численних каталогів зірок до 17 зоряної величини з точністю положень не гірше 0."02-ь0."03.

Меридіанний круг горизонтальної, аксіальної конструкції може бути найбільш перспективним телескопом такого класу, оскільки він має декілька важливих особливостей, а саме:

- безперервну прив’язку об’єкта спостереження до опорного напрямку під час спостережень,

- систему постійного метрологічного контролю параметрів і елементів орієнтування телескопу,

- відсутність вагових і габаритних обмежень при використанні оптичних схем та приладів з сучасними приймачами оптичного випромінювання,

- можливість використання більш ефективних і точних методів та методик спостереження і обчислення.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою частиною наступних науково-дослідних робіт Миколаївської астрономічної обсерваторії (МАО), затверджених Міністерством науки та інтелектуальної власності, на сьогодні Міністерство освіти і науки України:

тема «БЕТА» - Вдосконалення зоряної системи координат із спостережень на меридіанних інструментах з сучасними системами реєстрації та контролю, 1995-1999рр., участь автора полягає в розробці методик спостережень на меридіанних інструментах з сучасними системами реєстрації та контролю;

тема «БАЗІС» - Розробка і реалізація пропозицій по модернізації існуючих і створення нових астрономічних інструментів, 1997-1998рр., участь автора полягає в розробці пропозицій по модернізації оптико-механічних вузлів і створенню нових реєструючих пристроїв для астрономічних інструментів і їх дослідження в лабораторних умовах та під

ЧсіС рСА'уЛнріійХ СПОСТСрС/КСІЕи *

тема «ОРБІТА» - Визначення положень тіл Сонячної системи з метою уточнення їх орбіт», 1996-1998рр., участь автора полягає в виборі списків об’єктів спостереження,

з

проведення їх спостережень і обчислення їх положень;

тема «ЗВЯЗОК»- Зв’язок радіоінтерферометричної і оптичної небесної системи координат», 1998-1999рр., участь автора полягає в виборі списків ERS, проведенні спостережень зірок навколо них та обчисленні каталогу положень зірок навколо ERS.

Мета і задачі дослідаеїшя полягали б отриманні координат зірок до 15т в площадках навколо позагалактичних радіоджерел (ERS) з гранично можливими невеликими, випадковими та систематичними похибками на новому автоматичному телескопі горизонтальної конструкції -аксіальному меридіанному крузі (ЛМК) Миколаївської астрономічної обсерваторії.

Поставлена мета розв’язувалась виконанням наступних задач:

- завершенням створення автоматичного телескопа горизонтальної (аксіальної) конструкції з мінімальними систематичними і випадковими похибками,

- розробкою методик досліджень АМК та їх проведення,

- складанням програми спостережень та розробка методики їх використання,

- розробкою методик обчислення елементів орієнтування та параметрів АМК,

- виводом та аналізом системи АМК по прямому піднесенню і схиленню,

- обчисленням даних спостережень зірок,

-отримання каталогів положень:

- зірок 11 - 15 зоряної величини навколо позагалактичних радіоджерел;

- зірок 8-10 зоряної 3á списком HIPPARCOS.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в

тому, що:

1. Вперше розроблено, створено і введено до постійної експлуатації в режимі автоматичних спостережень та досліджень телескоп оригінальної конструкції - Аксіальній меридіанний круг МАО, оснащений ПЗЗ камерами.

2. Вперше в Україні відпрацьовано методику проведення спостережень методом коротких смуг довжиною

1 О

ДО 1 .

3. Вперше створено методики врахування інструментальних поправок та аналізу одержаних спостережень на горизонтальному меридіанному крузі аксіальної конструкції.

4. Виконані регулярні спостереження на телескопі АМК протягом 169 ночей і проведено близько 4000 спостережень зірок із каталогу НІРРARCOS, більше 120 тисяч спостережень зірок до 15 зоряної величини в площадка?; навколо вибраних позагалактичних радіоджерел.

5. Одержано каталоги положень:

-10674 зірки до 15го за списком каталогу GSC навколо 190 позагалактичних радіоджерел для забезпечення зв’язку між оптичною та радіо системами координат (каталог АМС1С). -1415 зірок 8й - 10м за списком каталогу НІРР ARCOS з метою уточнення їх координат та власних рухів (каталог АМС1 А),

Практичне значення одержаних результатів.

1. Каталог АМС1С використовується в Шанхайській астрономічній обсерваторії (Китай) і в астрономічній обсерваторії Харківського національного університету (Україна) в спільній задачі визначення кутів повороту оптичної системи координат відносно радіо системи координат.

2. Розроблені для АМК ПЗЗ камери в подальшому використовуються для спостережень на інших меридіанних телескопах України (Акт про впровадження приладу, який входить до складу Миколаївського аксіального меридіанного кола: зоряного ПЗЗ-мікрометра, в практику астрометричних робіт астрономічній обсерваторії Київського національного університету ім. Тараса Шевченко від 9 березня 2000 року)

3. Розроблена для АМК ПЗЗ камера в подальшому використовуються для спостережень на зонному астрографі МАО. (Акт про впровадження приладів, які входять до складу Миколаївського аксіального меридіанного круга, в практику астрометричних робіт на інших телескопах МАО від 10 березня 2000 року).

4. Впроваджені на АМК методика проведення спостережень короткими смугами та методика врахування

інструментальних поправок є висхідними проекту швидкісного автоматичного комплексу для спостережень об’єктів на навколоземних орбітах (Договір №2р/226-99 від З серпня 1999 року на виконання науково-технічних робіт «Швидкісний автоматичний комплекс (ШАК) для дослідження об’єктів ближнього космосу потенційно небезпечних для Землі»),

Особистий внесок здобувача. Автор провів 24% усіх спостережень об’єктів, що увійшли до каталогів. Автором, спільно з Пінігіним Г.І., розроблена конструкція діючого екземпляру АМК. Автором розроблена прикладна теорія АМК (отримані формули врахування поправок взаємної орієнтації телескопу і автоколіматора). Автор приймав участь в розробці, виготовленні і наладці всіх оптико-механічних вузлів АМК. Автором розроблена методика проведення лабораторних досліджень параметрів та елементів орієнтації АМК і виконано такі дослідження. Автор, сумісно з Г.І.Пінігіним, приймав участь в створені списку об'єктів, що спостерігались на АМК протягом 1996-1998 років та увійшли до представлених каталогів. Автор приймав участь в обговоренні та представленні результатів спостереже™ та результатів обробки (33%).

Положення, що складають суть дисертації, висновки та рекомендації, зроблені по темі дисертації були сформульовані, вирішені та отримані автором самостійно. По темі роботи автором опубліковано 25 статей, включаючи дві заявки на патент^ по яким прийнято рішення про видачу патенту на винахід. У спільних публікаціях внесок автора полягає у наступному:

• участь у розробці конструкції діючого екземпляру

АМК,

» участь у розробці, виготовленні та дослідженні ПЗЗ камери АМК,

» участь у розробці, моїпуванні та юстуванні вузлів

АМК,

в участь у розробці методики досліджешія вузлів

АМК,

® проведення досліджень та обговорення отриманих

результатів,

• участь у розробці програми спостережень,

• участь у проведенні спостережень та обговоренні їх результатів.

Апробація результатів дисертації. Основні результати, що увійшли до дисертації, представлялись та доповідались на:

о IAU Symposium 141 "Inertial Coordinate Systems on the Sky”, October 17-21, Leningrad, USSR, 1990.

» IAU Symposium 166. "Astronomical and astrophysical objectives of submilliarcsecond optical astrometry", August 15-19, Hague, Netherlands, 1995;

• III з’їзді УАА, червень, Київ, Україна,1995;

• Third East-Asian Meeting on Astronomy "Ground-Based Astronomy in Asia" July 17-21, 1995, Tokyo, Japan, 1996;

« Міжнародній конференції «Роль наземної астрометрії в Post-Hipparcos період», присвячена 175-річчю

Миколаївської астрономічної обсерваторії, 5-7 вересня, Миколаїв, Україна, 1996;

• Конференции "Современные проблемы и методы астрометрии и геодинамики", 23-27 сентября, С.Петербург, Россия, 1996;

• ESA Symposium "Hipparcos-Venice'97", 13-16 May, Venice, Italy, 1997;

• International conference "Joumees 1997 Systèmes de reference Spatio-Temporels", Sept.22-24, Prague, Czech Republic; 1997;

в IV з'їзд УАА, 27 - 28 жовтня, Київ, Україна, 1997;

о Міжнародна конференція «Застосування ПЗЗ методів для дослідження Сонячної системи», 22-23 червня, Миколаїв, Україна, 1999;

® International conference "Jomees 1999 & IX. Lohrmann-kolloquim", Sept. 13-15, Dresden, Germany 1999; в IAU Colloquium 180 "Towards Models and Constants for Sub-Microarcsecond Astrometry", 27-30 March, Washington,DC, USA, 2000;

• International conference "Astronomy in Ukreine 2000 and beyond", June 5-8, Kyiv, Ukraine, 2000;

« Конференции "Астрометрия, геодинамика и небесная механика на пороге XXI века", 19*23 июня, Санк-Петербург, Россия, 2000,

Публікації матеріалів дисертації провадились в 5-ти журнальних статтях, 3-х збірниках наукових праць, 15-ти матеріалах і тезах конференцій, 2 заявках на патент, по яким прийнято рішення про видачу патенту на винахід.

Структура та обсяг дисертаційної роботи. Загальний об’єм дисертації складає 11Я сторінок, включаючи 48 малюнків і 11 таблиць та список використаних джерел з 84 найменувань, нумерація посилань на цитовані роботи розташована по порядку згадування в тексті, починаючи з першого розділу.

гіЛтт/лптт 4 tti rt'TTiTT 4

ucnv/ünA 1 ШІ/V

У вступі обгрунтовано актуальність теми дисертації, описано сучасне становище проблеми по створенню сучасного автоматичного телескопу для отримання високоточних і масових каталогів положень зірок, показано зв’язок роботи з науковими темами, у роботі над якими брав участь дисертант, визначено мету роботи, відображено новизну, практичне значення одержаних результатів та особистий внесок здобувача.

Розділ 1. Присвячено обгрунтуванню проведення координатних досліджень використовуючи телескоп АМК.

Актуальні задачі сьогодення такі як:

- встановлення зв’язку між оптичною і радіо системами координат,

- підтримання та розширення системи каталогу НІРРARCOS на більш слабкі зірки,

- спостереження тіл Сонячної системи для уточнення їх орбіт і мас, динамічної системи координат,

- уточнення орбіт астероїдів, що зближаються з Землею, потребують знання положень сотень тисяч і мільйонів зірок 12”V20m з точністю ±0.”02-кі:0."03.

Найбільш обгрунтованим та доцільним вирішенням поставленої задачі сучасної позиційної астрономії є створення та використання автоматичного меридіанного круга, оснащеного системою постійного контролю його параметрів і елементів орієнтування та панорамними приймачами, як телескопа, що забезпечує спостереження по методиці довгих дуг (астрометрія великих полів) і прямої диференційної прив’язки (астрометрія малих полів).

У Розділі 2. описано Аксіальний меридіанний круг Миколаївської обсерваторії, його принципова схема, конструкція та теорія.

Суть схеми АМК пояснює Рис.2.1, де схематично зображено аксіальний меридіанний круг. АМК містить горизонтально розміщені трубу телескопа 1 та довгофокусний коліматор 2, встановлені аксіально в першому вертикалі. На одному кінці труби телескопа 1 закріплено об’єктив 3, на другому - двокоординатний мікрометр.

Рис. 2.1 Схема АМК

Довгофокусний коліматор 2 також містить на одному кінці об’єктив 5, а на другому - двокоординатний мікрометр 6. Світлова марка коліматора 2 містить точкове джерело

світла, фокусуючий пристрій та діафрагму (на Рис.2.1 не показані). Фокусна відстань коліматора вибрана досить великого, щоб забезпечити її стійкість по азимуту та нахилу.

Труба телескопа 1 та коліматор 2 з мікрометром 6 розміщені на опорах 7,8, які встановлені на фундаментах 9, 10 так, що їх поздовжні осі нерухомі, а їх об’єктиви 3,5 звернені одне до одного з проміжком між ними. Труба телескопа 1 має можливість обертатися навколо своєї поздовжньою осі за допомогою приводу 11.

В проміжку між об’єктивами 3, 5 розміщений

жорстоко закріплений на трубі телескопа 1 оптичний вузол 12, який має форму зрізаного циліндра з наскрізним, циліндричним отвором, вісь якого співпадає з віссю труби телескопа 1 та коліматора 2.

Оптичний вузол 12 має плоску перпендикулярну до осі труби телескопа 1 та коліматора 2 торцеву поверхню, звернену у бік коліматора 2, та плоску дзеркальну поверхню, яка розміщена під кутом 45° до згаданої осі та до згаданої торцевої поверхні. Оптичний вузол 12 має жорстко закріплений на ньому розділений круг 13, який однією із своїх плоско-паралельшіх поверхонь щільно прилягає до торцевої поверхні оптичного вузла 12 так, що центр розділеного круга 13 співпадає з віссю труби телескопа 1 та коліматора 2, а згадані плоско-паралельні поверхні перпендикулярні цій осі.

Розділений круг 13 має центральний отвір, круглої форми, для проходження через нього променів світлової марки. .

Для забезпечення автоколімаційного ефекту торцева поверхня оптичного вузла 12 виконана дзеркальною. При цьому, для забезпечення відбиття променів світлової марки коліматора 2 від дзеркальної торцевої поверхні оптичного вузла 12, межа (діаметр) центрального отвору розділеного круга 13 перевищують межу (діаметр) отвору оптичного вузла

12.

Для послаблення впливу рефракційних ефектів на точність вимірювань труба коліматора 2 вакуумна.

Перед розділеним кругом 13 розміщені засоби відліку його значень - відлікові мікроскопи 14, 15 - для вимірювання

кутів повороту оптичного вузла 12 разом із трубою телескопа

1.

Для контролю положення АМК відносно прямовисної лінії використовується штучний горизонт 16, який розміщено в надирі, під оптичним вузлом 12.

Для автоматизації процесу контролю та вимірювання меридіанний круг має систему автоматизованого управління та обробки даних. Функціонує АМК наступним чином.

Обертаючи за допомогою приводу 11 трубу телескопа разом із закріпленим на ній оптичним вузлом 12 та розділеним кругом 13 навколо горизонтальної осі, наводяться на область небесної сфери, через яку проходить інструментальний меридіан.

Світло від об’єкта спостережень відбивається від дзеркальної діагональної поверхні оптичного вузла 12 і проходить через об’єктив труби телескопа 1 і зображення об’єкта формується в її мікрометрі 4. Там же формується зображення світлової марки коліматора 2, світло від якої, проходячи через отвори розділеного круга 13 та оптичного вузла 12, потрапляє в мікрометр 4.

Оригінальною особливістю і перевагою АМК є те що:

1) вимірюючи мікрометром 4 відстань між зображеннями небесного об’єкта та світлової марки коліматора 2, здійснюють пряме приведення зображення небесного об’єкта на опорний напрямок - лінію коліматора 2. В результаті цього компенсуються всі похибки, які виникають через зміну положення окулярного кінця зорової труби внаслідок недосконалості механічних вузлів (цапф), її вагових та термічних деформацій, зміщення нуль-пунктів приладів відліку;

2) в процесі спостереження небесного об’єкта є можливість, одночасно з вимірюваннями, контролювати положення оптичного вузла 12, шляхом реєстрації автоколімаційним мікрометром 5 зображення світлової марки, відбитого від торцевої поверхні оптичного вузла 12.

Таким чином, ггід час вимірювань здійснюється безперервна прив’язка об’єкта спостереження до опорних напрямків з одночасним постійним контролем положення

оптичного ву зла 12 зідноспо лінії коліматора 2. В цьому полягає основний принцип АМК, на який після його реалізації була подана заява на патент, по якій шийкято рішення про видачу патенту па зїгнахід.

Виведені формули прикладної теорії АМК. які враховують його горизонтальну" конструкцію:

а) пряме піднесення зірки визначається по формулі:

а ■= і + и + (Я« У0 )5ес(5)- ((у і-уз) Еч> 8Іп(ч/-5) -- (хгх3) со5(\|/-5)) зес(5) + а біп(^) 5ес(о) +

+ І СО5(7.) БесСб) + 2с 5ЄС(6) (2. [ )

де:

а - пряме піднесешія зірки.

і - зоряний час у момент проходження зірки колімаційної площини мікрометра телескоп}'-,

и - поправка часів, за допомогою яких провалилася регстпяпія проходжень,

К.„-маештаб мікрометра телескопу' по прямому піднесенню,

У о - відповідна координата нуль пункту мікрометра коліматора в площині мікрометра телескопу,

8 - схилення зірки.

хьуі - координати нудь пункту мікрометра коліматора в площині мікрометра коліматора,

х.?,уз - координати автоколімаційного зображення нуль пункту мікрометра коліматора в площині мікрометра коліматора,

Гч.л- іЧ;--, - масштаби мікрометра автоколіматора по відповідним координатам.

ш - кут, на який ось 0}' мікрометра коліматора відстоїть від

небесного екватора,

а.і,с - азимут, нахил і колімація.

б) схилення зірок визначається по формулі:

5 = VI, - М„ - Кд Х0 * (у,-у,) Ечу сс5(\;;-5)- (хгх,) зіп(\:/-5)+ р (2.2)

де:

Мс - точка екватора на лімбі.

Мк - відлік поділеіюго круга.

Яз - масштаб мікрометра телескопу по схиленню,

Хо - відповідна координата нуль пункту мікрометра коліматора в площині мікрометра телескопу, р - астрономічна рефракція. •

Формули (1) і (2) відображають особливості АМК, які полягають в тому, що:

1. Труба телескопа разом із зоряним мікрометром не потребує точного знання свого поводження в просторі. Ця обставина знімає обмеження з габаритних розмірів труби і дозволяє збільшувати як діаметр вхідного отвору об’єктива, так і його фокусну відстань.

2. Горизонтальною віссю АМК є нерухомий коліматор, більш статичний за горизонтальну вісь класичних інструментів, яка обертається в лагерах.

3. Інструментальна система координат, у якій провадиться вимірювання прямих сходжень, задається двома векторами, що задають площину візування. Ці два вектори є, відповідно, перпендикулярами до торцевої і діагональної грані призми. Основним параметром, що характеризує цю систему координат, є кут С = 45° + с. Орієнтування інструментальної системи координат щодо горизонтальної здійснюється, як і в класичній теорії, за допомогою двох елементів орієнтування -азимута коліматора і нахилу коліматора.

4. Інструментальна система координат, у якій провадиться вимірювання схилень, базується на стабільності відліку площини візування на крузі АМК.

У другому розділі також описано конструкцію телескопу і його основних вузлів: вузла діагональної призми, труби телескопу з приводом і система розвантаження, ПЗЗ камер, фундаментів та павільйонів.

В цілому в розділі 2 показано теоретичні і практичні аспекти реалізації АМК як метрологічної установки для вимірювання кутових відстаней.

Розділ 3. присвячено досдіггженню вузлів АМК та його параметрів в цілому. Для дослідження таких параметрів АМК як горизонтальний прогин (вагові деформації) - Ь і зміна колімації з температурою - с'т, було використано пару горизонтальних коліматорів в меридіані. В якості одного із

коліматорів використовувалась північна міра, що дозволило в

2 рази збільшити стабільність "лінії коліматорів" на період її відліку мікрометром телескопа. Дослідження показали, що горизонтальний прогин незначний і складає Ь = 0."037 (±

0."042). Колімація АМК стабільна в часі і її зміни з температурою може бути представлена виразом с'т = + 0.”026 (± 0."008)/1°С. Результати досліджень отримано з десяти серій вимірювань в діапазоні температур +12°С 4- +19°С

Дослідження автоматичної відлікової системи (АВС) проводилось в тому аспекті, що на АМК виконуються тільки диференційні спостереження. В такому випадку основні систематичні похибки, що виникають при відліку кругу, визначаються по спостереженням опорних зірок. До таких похибок відносяться:

- залишковий ексцентриситет,

- нахил відлікових мікроскопів,

- СИСТСІУЇаТКЧКа СКЛаДОВа ПОХІічЗКК ДіоіуіСТріВ ПОДіЛсНОГО

кругу.

Систематична складова похибки діаметрів поділеного кругу, по даним дослідження подібного скляного лімбу горизонтального меридіанного круга (ГМК) Пулковської обсерваторії, має строгу періодичність 360 градусів і відповідно її вплив на відлік кругу повністю невілюється використанням для відліку круга чотирьох мікроскопів.

Похибки АВС^ які впливають на випадкову точність відліку лімба, а саме:

- стабільність генерації імпульсів опорної решітки скануючих мікрометрів,

- похибка поля скануючих мікрометрів та її стабільність, були досліджені на рівні точності відліку круга, яка була стабільною і становила ±0."02 протягом всього періоду спостережень.

Випадкові похибки діаметрів розділеного круга також по даним дослідження подібного скляного лімбу ГМК Пулковської обсерваторії не перевищують ±0."02, тобто дорівнюють точності відліку круга і відповідно не впливають на випадкову точність відліку круга.

Для дослідження ПЗЗ камери АМК були використані

спостереження зірок. Результати цих досліджень представлені на Рис 3.1. Точність вимірів положень зірок на АМК з матрицею ФППЗ-ІЗМ, склала ±0".04 для об’єктів до 12-й зоряної величини і ±0". 12 до 14-й величини, включно.

При спостереженнях по методиці короткими смугами, безпосереднє спостереження зірок ПЗЗ мікрометром телескопа АМК відбувається протягом 2-і-10 хвилин. Протягом такого періоду часу відбувається значна, в межах ±0".1-кі1".5, зміна відліків круга, нуль пункту мікрометра коліматора і його проекції в мікрометрі телескопа. По результатам дослідження таких змін була впроваджена методика їх урахування. По цій методиці відповідні відліки виконуються до і після спостереження короткої смуги і інтерполюються на момент спостереження зірок. Залишкова похибка після інтерполяції не перевищує ±0".01-г±0".03.

е

«Ja

ti *

г

t

і

ал і

0 'І, М . ]r^T7'i*?Vjf?,rT^"rri,rr^i r,Y4'1 '

/

Рис. 3.1 Точність визначення положень зірок в системі координат ПЗЗ матриці 1 - АМК, 2 - РМС (Токіо), 3 - FASTT (USA)

Результати визначення системи АМК виду Aas і A5g отримано із спостережень зірок Hipparcos списку показаш на Рис 3.2 і Рис 3.3.

Рис 3.2 Порівняння середніх систематичних різниць вигляду (0-С)а созб в сенсі (Саі-НС) для АМК (1), САМС (2) і РАБТТ (3).

Рис 3.3 Порівняння середніх систематичних різниць вигляду (0-С)8в сенсі (СаМІС) для АМК (1), САМС (2) і РАБТТ (3).

Аналіз системи АМК показує, що її стабільність протягом трьох років спостережень (1996 - 1998), при перепаді навколишньої температури в 40 градусів, була високою -відхилення окремих значень системи інструменту від середнього не перевищували 0".02. Середні систематичні

різниці вигляду (0-C)acos5 і (О-С)о в сенсі (Cat-HC) для АМК і закордонних телескопів САМС і FASTT близькі по величині за виключенням південної зони САМС, що авторами САМС пояснюються інструментальними причинами.

Розділ 4. Спостереження проводились на протязі 1996

- 1998 років. Приведені дані метеопараметрів наглядно відображають сезонні коливання середнього значення температури, тиску і вологості, за вечір спостереження. Екстремальні значення температури, як найбільш впливового параметру, за період спостережень були наступні: максимальне +23.°12 С 19 сєрпня1998 року і мінімальне -

14.°64 С 04 лютого1997 року. Середнє значешш температури за період спостережень становить +8.°68 С, що вказує на південне розміщення АМК та більшу кількість ясних ночей в літні періоди спостережень.

Спостереження провадились смугами розміром 8’ х 60’sec5 при спостереженні зірок каталогу' GSC в площадок ERS і розміром 8’ х 8’secó при спостереженні зірок Hipparcos.

В таблиці 4.1 приведено дані про об’єм спостережень смугами по рокам і спискам.

Таблиця 4.1

Кількість спостережень по рокам. _____________

1996 1997 1998 Всього

Список HIPPARCOS 2184 1586 1276 5046

Список ERS 1573 948 421 2942

В таблиці 4.2 представлена кількість виходів на спостереження кожного спостерігача в процентах від

загальної кількості.

Таблиця 4.2

___________Кількість спостережень по спостерігачам________________

1996 1997 1998 Всього

Ковальчук О.М. 30 15 21 22

A(fon*nrn Г\ Р то 1 'З п і 1 Л 1*Т .

Махов В.О. 9 22 14 15

Проідок Ю.І. 28 26 25 25

Шульга О.В. 17 24 33 24

Проведено аналіз длнзько 120 тисяч спостережень зірок до 15 зоряної величини в площадках навколо вибраних позагалактичних радіоджерел, виконаних на телескопі АМК протягом 169 ночей. В результаті отримано похибку каталожного положення 10674 зірок каталогу АМС1С по списку GSC • яка становить по прямому піднесенто sa=±0".09(seco)0 j0(sec2)(l',2(mag-7)°'30, при середній кількості спостережеіїь однієї зірки 1.6 раза і по схиленню

E5r=±0".09(sec5)° 17(mag-7)a23, при середній кількості

спостережень однієї зірки 2.6 рази.

Також складено каталог АМС1А, до якого входить 1415 зірок 8га-г10ш із списку НІРР ARCOS, які

використовувались для отримання системи інструменту. Похибка положення зірок АМСІА відповідно складає sacos5 = ±0".03 (secZ)043 та в3 = ±0".04 (secZ)0'52

Узагальнюючи матеріали спостережень,

представлешіх в розділі 4, можна сказати, що по рівню систематичних і випадкових похибок вони відповідають

вимогам світового рівня.

Розділ 5. Оцінка точності каталогу АМС1С

провадилась по величині похибки одного спостереження ERS в системі каталогу АМС1С і в системі каталогу USNO-A2.0. Таблиця 5.1 отримана по результатам спостережень на АЗТ-8 АО ХДУ, оснащеного ПЗЗ камерою ST-6, показала значне підвищення точності одного спостереження ERS з використанням каталогу АМС1С.

Таблиця 5.1

Похибки одного спостереження ERS в системі каталогу АМС1С і USNO-A2.0

Об’єкт Mag N Каталог CTacos5 Г"1 °*Г"1

ERS 16.1 5 USNO-A2.0 ±0.28 +0.25

0735+178 АМС1С ±0.05 +0.10

ERS 16.2 б USNO-A2.0 0.51 0.37

0738+311 АМС1С 0.06 0.05

ERS 16.8 6 USNO-A2.0 0.49 0.45

1749+096 АМС1С 0.27 0.28

ERS 16.5 5 USNO-A2.0 0.32 0.26

2145+067 АМС1С 0.16 0.05

Величина похибки одного спостереження ERS б системі каталогу АМС1С вказує на можливість отримання більш вищої похибки положень ERS на рівні 0."02 по невеликій 5-16 серії ПЗЗ кадрів.

Для подальшого розвитку можливостей АМК запропоновано метод спостережень при якому максимально використовується стабільність його інструментальної системи. У основі метод}' лежить можливість проведення спостережень на ПЗЗ астрографі в кадровому або скануючому режимах таким чином, щоб ПЗЗ кадри або смуги астрографа і ПЗЗ смути (режим сканування) АМК перекривались (сполучалися) по площі (Рис.5.1).

. лЗУК

..

Рис. 5.1

Варіанти спільних спостережень на АМК і астрографі.

При цьому за допомогою стабільної смуги АМК, тривалість якої повинна бути достатньої для набору необхідної кількості опорних зірок із HipparcosNTycho каталогів або ERS, можна врахувати деформації смуги астрографа, а також забезпечити опорними об’єктами малі поля окремих кадрів астрографа. Основна перевага таких спостережень полягає в можливості проведення спостережень на ПЗЗ астрографі більш слабких об’єктів із безпосереднім зв'язком з опорною системою ICRF. Ці об’єкти можуть бути слабкими і спостережені достатньо впевнено лише за допомогою ПЗЗ асіроірафа.

Одночасно в смузі АМК реєструється достатня кількість опорних зірок для визначення положень ERS } системі ICRF із точністю до 20 mas. Розрахунки показують.

що в такому разі, зв'язок оптичної і радіо систем координат із точністю 1-5 mas можливо отримати при спостереженні 200 ERS. Достатньо ефективно працює метод сполучених смуг і при розширенні системи координат НС па слабкі зірки, при визначенні астрометричних параметрів вибраних об’єктів Сонячної системи.

Результати представлені в розділі 5 наочно показують, що реальні можливості АМК забезпечують ефективне рішення найбільш актуальних задач наземної позиційної астрономії і дають можливість використовувати його в сучасних комбінованих спостереженнях.

В додатку 1 приведено каталог 10674 зірок до 15 зоряної величини із списку GSC (АМС1С), обчислений на основі спостережень отриманих на АМК протягом 1996 - 1998 років.

В додатоку 2 приведено каталог 1415 зірок із списку Hipparcos (АМС1А), обчислений на основі спостережень отриманих на АМК протягом 1996 - 1998 років.

ВИСНОВКИ

Для вирішення актуальних задач сьогодення, які виконуються наземними телескопами, що оснащені ПЗЗ приймачами, а саме:

- встановлення зв’язку між оптичною і радіо системами координат

- спостереження тіл Сонячної системи для уточнення їх орбіт і мас,

- уточнення орбіт астероїдів, що зближаються з Землею, потребує більш щільні каталоги (сотні тисяч і мільйонів) зірок 12ш4-20т з точністю 20 -ь 30 mas.

1. В дисертації наведено теоретичііе^узагальненс і нове і вирішення задачі отримання координат зірок до 15т в площадках навколо позагалактичних радіоджерел з гранично можливими невеликими (0."02 - 0."03) випадковими та

систематичними похибками на новому автоматичному телескопі горизонтальної конструкції.

2. Для вирішення поставленої задачі розроблено, створено і введено до постійної експлуатації в режимі автоматичних спостережень Аксіальний меридіанний круг (АМК) МАО з ПЗЗ камерами, на якому відпрацьовано методику проведення спостережень методом коротких смуг. Також створено методики врахування інструментальних поправок та аналізу одержаних спостережень на горизонтальному меридіанному крузі аксіальної конструкції,

3. На телескопі АМК виконані регулярні спостереження протягом 169 ночей^ проведено близько 4000 спостережень зірок із каталогу НІРРARCOS та близько 120 тисяч спостережень зірок до 15 зоряної величини в площадках навколо вибраних позагалактичних радіоджерєл.

4. В результаті обчислень отриманих спостережень одержано каталоги положень:

- 10674 зірки до 15т за списком каталогу GSC навколо 190 позагалактичних радіоджерел для забезпечення зв’язку між оптичною та радіо системами координат (АМС1С).

-1415 зірок 8Ш- 10“ за списком каталогу НІРР ARCOS з метою уточнення їх координат та власних рухів (АМС1А);

5. Аналіз інструментальної системи АМК виду Да«з і Д50 на рівні 0."02 -0."03 дозволяє оцінити каталоги АМС1А і АМС1С як високоточні в систематичному відношенні і відповідні сучасним вимогам для наземних спостережень. Зазначені каталоги можуть ефективно використовуватися в більш узагальнених задачах зв’язку систем координат і уточнення орбіт і мас тіл Сонячної системи. Що стосується збільшення точності, в випадковому відношенні, положень об’єктів слабкіших за 13 зоряну величину, то це можливо після заміни відлікоких ПЗЗ камер, проведення модернізації оптико-механичних вузлів телескопу та збільшеній кількості числа спостережень небесних об'єктів для виключення впливу атмосфери

Отже, можна стверджувати, що мета дисертаційної роботи досягнута в вигляді високоточних каталогів зоряних об’єктів отриманих на розробленому, виготовленому і

введеному до дії автоматичному меридіанному крузі

оригінальної аксіальної конструкції.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗДОБУВАЧА

1. 6. Shomicov О.Е., Shulga A.V., Liadovoi N.S., Kashtalian

S.L., Maigurov P.V. The Nikolaev axial meridian circle: the present and future status//' Proc. of IAU Symposium 141- -1990.-P.88. ”

2. 7. G.l.Pinigin, A.V.Shulga, P.N.Fedorov, A.N.Kovalchuk, A.E.Mazhaev, A.G.Petrov, Yu.I.Protsyuk. Improvement of star positions by a new Axial meridian circle with negligible systematic errors//. Proc. of IAU Symposium №166. - - 1995. -P.365.

3. Пинигин Г.И., Шульга А.В., Федоров П.Н., Петров А.Г., Мажаев А.Э. Результаты исследования Аксиального меридианного круга (АМК)// Кинематика и Физика Небесных Тел. - 1994. - Т. 10. №1. - С. 54-57.

4. G.Pmigin. A.Shulga, P.Fedorov, A.Kovalchuk, A.Mazhaev. The Axial Meridian Circle of the Nikolaev Astronomical Observatory// Astronomical & Astrophysical Transactions. -1995. -Vol.8, № 2, - P. 161-163.

5. A.N.Kovalchuk, Yu.I.Protsyuk, A.V.Shulga. CCD Micrometer of the Mykolayiv Axial Meridian Circle// Astronomical & Astrophysical Transactions. - 1997. - Vol. 13, - P.23-28.

6. Ковальчук A.H., Пинигин Г.И., Процгок Ю.И., Шульга А.В. ПЗС-аксиальный меридианный круг Николаевской обсерватории// Труди конф. "Современные проблемы и методы астрометрии и геодинамики". - С-Петербург: ИТА РАН. - 1996. - С. 91-96.

7. Прощок Ю.И., Ковальчук А.Н., Шульга А.В. Система программного управления и обработки информации автоматического АМК НАО// Труди конф. "Современные проблемы и методы астрометрии и геодинамики". - С-Петербург: ИТА РАН. - 1996. - С. 97-101.

8. Пинигин Г.И., Шульга А.В, Гумеров Р.И. Автоматический

меридианный комплекс для решения задач наземной астрометрии в Пост-Гііппаркос период// Труди коыф. "Современные проблемы и методы астрометрии и геодинамики". - С*Петербург: ИТА РАН. - 1996. - С. 84-89.

9. A.N.Kovalchuk, G.I.Pinigin, Yu.I.Protsyuk, A.V.Shulga, R.I.Gumerov. Rcccnt Advances with the Mykolayiv CCD Axial Meridian Circle// Proc. of Third East-Asian Meeting on Astronomy. - Tokyo (Japan) - 1996. - P. 416-417.

10. A.N.Kovalchuk, G.I.Pinigin, Yu.I.Protsyuk, A.V.Shulga: First steps to re-observation of the HIPPARCOS/TYCHO star by ground-based automatic AMCs// Proc. of the ESA Symposium «Hipparcos-Venice’97». - Venice (Italy). - 1997. - P.139-141.

11. Kovalchuk A., Pinigin G., Protsyuk Yu., Shulga A. Position determination of 12-14 magnitudes stars in die selected fields around extragalactic radiosources with the automatic AMC// Proc. Joumees 1997. -.Prague (Czechia). - 1997. - P. 14-17.

12. Г.И.Пинигин, A.B.Шульга. Автоматический аксиальный меридианный круг// Николаевская астрономическая обсерватория. Звездный путь длиною в 175 лет. -Николаев: НАО. - 1998, - С. 190-201.

13. G.Pinigin, I.Pakvor, A.Shulga. Modernization of the Belgrade meridian circle// Serb. Astron. J. - 1998. - №158. - P. 127-129.

14. Ковальчук O.M., Пінігін Г.І., Процюк Ю.І., Шульга О.В. ПЗЗ автоматичний АМК МАО// Застосування ПЗЗ методів для досліджень Сонячної системи. - Миколаїв: МАО. -

1999. С.20-39.

15. Шульга О.В. Визначення прямих піднесень та схилень

небесних об’єктів до 15ш із спостережень на аксіальному меридіанному крузі Миколаївської астрономічної

обсерваторії// Застосування ПЗЗ методів для досліджень Сонячної системи. - Миколаїв: МАО. - 1999. С.76-88.

16. А.Н.Ковальчук, Г.И.Пинигин, Ю.И.Процюк, А.В.Шульга,

Р.И.Гумеров, Использование Николаевского АМК в согласованы* наблюдениях с телескопом на

паралактической монтировке// Кинематика и Физика Небесных Тел (Приложение). -1999. - №.1. - С. 79-84.

17. Н.В.Майгурова, Г.И.Пинигин, А.В.Шульга, Ф.П.Величко, П.Н.Федоров, Р.И.Гумеров, И.Ф.Бикмаев, Жин Венджин,

Ван Шухе. Уточнение связи между оптической и радио системами координат на основе согласованных наблюдений в обсерваториях Украины, России и КНР// Труди конф. "Астрометрия, геодинамика и небесная механика на пороге XXI века”. - С-Петербург: ИТ А РАН. -

2000.- С. 133-134.

18. Z.H.Tang, W.J.Jin and S.H.Wang, G.Pinigin, A.Shulga, N.Maigurova, Yu.Protsyuk. Determination of Optica! Positi-oas for Extragalactic Radio Sources under the Collaboration Between SHAO and NAO// Proc. of IAU Colloquium 180. -Washington, DS (USA). - 2000,- P.57-60.

19. Світлоприймальний пристрій: Заявка на патент, по якій прийнято рішення про видачу патенту/ О.М.Ковальчук, О.В.Шульга. - № 99031256; Заявлено 05.03.99.

20. Меридіанний круг з системою автоматизованого управління та обробки даних: Заявка на патент, по якій прийнято рішення про видачу патенту/ Піїгігін Г. І.,Шульга О. В. - № 99031257; Заявлено 05.03.99.

21. G.Pinigin, A.Shulga, A.Mazhaev, A.Petrov. On the current state of the Mykolayiv Axial Meridian Circle (AMC)// Інформаційний Бюлетень УАА. - Київ. - 1993. -.№¡4. - C.6Q-61~ *

22. А.Н.Ковальчук, Г.И.Пинигин, Ю.И.Процюк, Шульга А.В. Результаты первых наблюдений на Николаевском АМК с ПЗС микрометром)// Інформаційний Бюлетень УАА. -Київ. - 1995. -.№7. - С.76.

23. А.Н.Ковальчук, П.Н.Федоров, Шульга А.В. "Звездный ПЗС ' микрометр Николаевского АМК// Інформаційний Бюлетень УАА. - Київ, - 1995. -.№7. - С.76-77.

24. Kovalchuk A., Pinigin G.I., Protsyuk Yu., Shulga A.V. Mykolaiv AMK: current results of observations and investigations// Інформаційний Бюлетень УАА. - Київ. -1998. -.№12. -С.50.

25. G.I.Pinigin, A.V.Shulga. Densifying Hipparcos to Fainter Magnitudes in the Selected Fields Using the Nikolaev Telescope AMC// Proc. JORNEES 1999 & IX. LOHRMANN-KOLLOQUIM. - Dresden (Germany). - 1999. - P.64.

Шульга О. В. Визначення положень небесних об’єктів до 15т із спостережень на аксіальному меридіанному крузі Миколаївської астрономічної обсерваторії - Рукопис

Дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук із спеціальності 01.03.01 -астрометрія й небесна механіка. - Головна астрономічна обсерваторія Національної Академії наук України, Київ, 2000.

Дисертація присвячена проблемі визначення положень небесних об’єктів до 15“ з систематичними похибками не гірше ±0."02-ь±0."03 і випадковими похибками не гірше ±0."03-кШ."04 для зірок 8Ш-11ш і не гірше ±0."09 для зірок 12т-15т. Розроблена та запатентована конструкція аксіального меридіанного круга (АМК). Створена прикладна теорія АМК. Розроблені методики дослідження його параметрів. Виготовлені оптико-механічні вузли АМК, зірковий та автоколімаційний мікрометри з використанням ПЗЗ приймачів і скануюча відлікова система круга. Побудовані павільйони і допоміжні будівлі АМК. Виконано дослідження параметрів та інструментальної системи АМК з використанням методу неперервного контролю рухомих вузлів і деталей АМК. Виконані регулярні спостереження на телескопі і одержано каталоги положень:

- 10674 зірок до 15ш за списком каталогу GSC навколо 190 позагалактичних радіоджерел (АМС1С),

- 1415 зірок 8т - 10т за списком каталогу HIPPARCOS (АМС1А).

Ключові слова: позиційна астрономія, ПЗЗ астрономія, інструменти, каталоги.

Shulga А. V. Determination of celestial bodies positions up to 15 magnitudes from observation with the Axial meridian circle of Mykolayiv astronomical observatory. - Manuscript

The dissertation on competition of a scientific of a degree of the candidate of physical end mathematical science on a speciality 01.03.01 - Astrometry and celestial mechanics. - Main Astronomical Observatory of the National Academy of Sciences oj Ukraine, Kyiv, 2000.

The dissertation is devoted a problem of determination of

celestial bodies positions up to 15 magnitudes with systematic errors not worse than ±0.”02 h- ±0."03 and accidental errors not worse than ±0."02 -r ±0."03 for stars 8m-llm and is not worse ±0."09 for stars 12m-15m

Design of the Axial meridian circle (AMC) was developed and patented. The applied theory AMK was created. Methods of parameters research and orientation elements was developed. The optical and mechanical units AMC, CCD camera for main tube and autocollimator and circle reading system of the AMC were made. Pavilions and auxiliary buildings of the AMC were built. Investigations of parameters and instrumental system in tire sense of (Cat - AMC) in right ascention and built declination with use of a method of the continuous control of mobile units and details AMC were made. The regular observation with the AMC were made and the position catalogues were reduced:

- 10674 stars with the magnitudes up to 15 from the list of catalogue GSC in the fields around of 190 ERS (AMC 1C),

- 1415 stars with the magnitudes from 8 to 10 from the list of HIPPARCOS catalog (AMC1A).

Keywords: positional astronomy, CCD astronomy,

inetT*iim*art+ot"ir4-rt

uiiJl* VUUVUkUUV/il) WUlUiVJgUVO.

Шулъга О.В. Определение положений небесных объектов до 15звездной величины из наблюдений на аксиальном ,меридианном круге Николаевской

астрономической обсерватории. Рукопись

Диссертации на соискание учено¿0 степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.03.01 -астрометрия и небесная механика. - Главная астрономическая обсерватория Национальной Академии наук Украины, Киев, 2000.

Диссертация посвящена проблеме определения положений небесных объектов 15т с систематическими ошибками не хуже ±0.”02ч-±0."03 V случайними ошибками не хуже ±0.”03-^±0."04 для звезд 8т-11га и не хуже ±0."09 для звезд 12т-15т

Разработана и запатентована конструкция аксиального

меридианного круга (АМК). АМК имеет горизонтально расположенные трубы телескопа и длиннофокусный коллиматор, которые установлены аксиально б первом вертикале. Изображение небесного объекта поступает в телескоп через зеркальную, диагональную поверхность оптического узла с 45-ти градусной призмой. В процессе наблюдения небесного объекта осуществляется непрерывная привязка его к опорному направлению, задаваемого длиннофокусным коллиматором. Также, одновременно с этим, выполняется контроль положения 45-ти градусной призмы относительно оптической оси телескопа.

Создана прикладная теория АМК, в которой приводятся формулы для определения прямого восхождения и склонения наблюдаемых объектов с учетом особенностей конструкции АМК. Особенности заключаются в том, что приведение по прямому восхождению осуществляется на перпендикуляр к оптической оси длиннофокусного коллиматора, а по склонению в плоскость визирования, задаваемую двумя перпендикулярами к диагональной и торцевой граням 45-ти градусной призмы.

Разработаны методики исследования его параметров. Изготовлены оптико-механические узлы АМК, звездный и автоколлимационный микрометры с использованием ПЗС приемников, а также сканирующая отсчетная система круга. Построены павильоны и вспомогательные здания АМК.

Выполнены исследования параметров и инструментальной системы АМК с использованием метода непрерывного контроля подвижных узлов и деталей АМК. Исследования показали высокую устойчивость параметров и элементов ориентировки АМК со временем и в зависимости от температуры.

Выполнены регулярные наблюдения на телескопе и получены каталоги положений:

- 10674 звезд до 15“ из списка каталога GSC вокруг 190 ERS (АМС1С),

- 1415 звезд 8т- 10т из списка каталога HIPPARCOS (АМС1 А)

Апробация каталога АМС1С показала, что реальные возможности АМК обеспечивают еффективное решение

найболее актуальных задач наземной позиционной астроном™.

Ключевые слова: позиционная астрономия, ПЗС

астрономия, инструменты, каталоги.