Решение задач позиционной астрономии с помощью орбитальных средств наблюдений тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.01 ВАК РФ

pfк од f7 т 2000

На правах рукописи УДК 522. 523.03

ЧУБЕЙ Маркиян Семенович

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПОЗИЦИОННОЙ АСТРОНОМИИ С ПОМОЩЬЮ ОРБИТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ НАБЛЮДЕНИЙ

Специальность 01.03.01 — Астрометрия и небесная механика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 2000

Работа выполнена в Главной астрономической обсерватории Российской Академии Наук (г. Санкт-Петербург, Пулковская обсерватория).

Научный руководитель: доктор физико-математических наук Копылов Иван Михеевич.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Кислюк Виталий Степанович

доктор физико-математических наук Витязев Вениамин Владимирович

Ведущая организация:

Государственный Астрономический Институт им. П. К. Штернберга Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова

Защита диссертации состоится « ^^у> & ^^ 2000 г.

в {_2_ часов (РОишут на открытом заседании диссертационного совета (шифр К 002.92.01) в Главной астрономической обсерватории Российской Академии Наук по адресу: 196140, Санкт-Петербург, Пулковское шоссе 65/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГАО РАН. Отзывы на диссертацию и автореферат направлять в адрес диссертационного совета, Fax: (812) 123 4922, e-mail: vicabal@gao.spb.ru.

Автореферат разослан « J__» ^ _2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физ.-мат. наук

Ю. А. Наговицын

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация посвящена решению двух основных наблюдательных задач астрометрии.

Первая задача — расширение Внегалактической Системы Координат (ВСК) на оптический диапазон, т.е., по существу, независимое новое построение ВСК. в которой сферические координаты звезд и скорости их изменения будут определены с миллисекундной точностью, при этом блеск и показатель цвета (спектральный класс) будут с высокой точностью измерены в строго определенной фотометрической системе в видимом диапазоне спектра. Для такого построения ВСК автором предложено устройство двух-тслссколного инструмента. устанавливаемое на борту ИСЗ и оснащаемое системой наведения и регистрации звездных прохождений.

Вторая задача — определение параллаксов звезд, — связана с первой. Для ее решения автором разработан метод, сходный с методом геодезической триангуляции и предназначенный для определения расстояний до близких (в пределах 1 Кпс) звезд с помощью инструментов Межпланетной Солнечной Стереоскопической Обсерватории (МССО) [1]. Предложенный вариант компоновки астрометрических приборов, устанавливаемых на борту двух космических аппаратов МССО, позволяет совместить решение задач физики Солнца с определением параллаксов звезд и параллактических углов для тел Солнечной системы, а также выполнить наблюдения для решения ряда других задач астрономии, включая наблюдения явлений микролинзи-рования.

Работа выполнена в Главной астрономической обсерватории РАН в рамках проектов АИСТ-СТРУВЕ и СТЕРЕОСКОП-А на основе анализа некоторых результатов уже проведенных в мире космических экспериментов, и анализа тенденций развития этих и других проектов в области космической астрометрии. Автором проведено моделирование процессов регистрации прохождений звездных изображений в фокальной плоскости с помощью ПЗС-мозаики и предложены в соавторстве научно обоснованные решения основных проблем двух вышеназванных проектов

Актуальность работы. Достижение миллисекундного уровня точности определения сферических координат радиоисточников, получаемых из наземных РСДБ-наблюдений, и достижение сантиметрового уровня точности определения расстояний, выводимых из наблюдений средствами лазерного зондирования Луны и спутников Земли, привели к существенным изменениям в решении проблемы построения фундаментальной системы координат и связанной с нею проблемой определения расстояний до небесных объектов.

Точность наблюдений с помощью новых средств за последние 15-20 лет на два порядка превзошла точность прежних фотовизуальных методов. Этот результат и устойчивая тенденция улучшения точности астрометрических положений в новых каталогах радиоастрономических объектов, а также результаты наблюдений с космическим инструментом Hipparcos легли в основу решений MAC. рекомендующих построить ВСК на миллисекувдном уровне точности и распространить ее на оптический диапазон. Резолюции XXI и XXII Генеральных Ассамблей MAC определяют построение ВСК как основную проблему, необходимость решения которой поддержана Комиссиями MAC №№ 4, 8, 20, 41 [2], а технические решения которой подготовлены.

Совпадение положений радиоисточников в первых РСДБ-каталогах и согласие теорий движения ИСЗ и Луны с данными измерений их дальностей методом лазерного зондирования использованы при создании международной земной опорной системы IERS (International Earth Rotation Service) [3] для определения параметров вращения Земли. В дальнейшем длительные ряды РСДБ-наблюдений обработаны [4] для создания собственно ВСК, или Международной Небесной Опорной Системы (International Celestial Reference Frame, ICRF), которая, в соответствии с резолюцией JD7 N1 •XXIII Генеральной Ассамблеи MAC в Киото от 20 августа 1997 года заменяет систему FK5 с 1 января 1998 года. Оптическим аналогом ICRF — по той же резолюции MAC — назначается каталог Hipparcos, представляющий систем}' ICRF в оптическом диапазоне. Оси системы ICRF не связаны более с экватором и эклиптикой, а фиксированы относительно системы направлений на 608 квазаров (наиболее компактные 212 из них имеют среднюю неопределенность положения в 0.4 mas [5]), распределенных по всему небу со средней плотностью 1 квазар на 68 кв. град.

Столь низкая, к тому же неравномерная, плотность собственных носителей системы и практическая невозможность в большинстве случаев прямо воспользоваться их координатами является ее основным недостатком, преодолеть который лучше всего уплотнением системы путем распространения ее на звезды. Степень уплотнения определяется требованиями современных основных средств исследований, охватывающих диапазон звездных величин до яркостей 22 - 25т, и составляет, по умеренным оценкам, 1 объект опорной системы на 1 кв. минуту. Это означает, что система должна быть уплотнена в я 2.44 х 105 раз, считая за исходную плотность, образуемую 608 квазарами. Таким образом, проблем}' следует трактовать как необходимость выполнить независимое установление ICRF или ВСК в оптическом диапазоне, включив в программ}' наблюдений все доступные оптическим наблюде-

тгям квазары. При этом опорная система должна быть равномерно представленной в любой исследу емой части неба н должна содержать « 1.5 х 108 звезд. Речь поэтом) должна идти о новом независимом построении ВСК с опорой на слабые объекты оптического диапазона яркостью до 18™ и имеющие. в отличие от квазаров, заметные собственные движения. Каталоги Hipparcos и Tycho лишь частично решают эту проблему, поскольку, во-первых, они распространены на звезды не слабее 12.7'" и. во-вторых, плотность каталога Hipparcos по вышеупомянутым требованиям должна быть увеличена приблизительно в 1200 раз — с 3-х звезд на квадратный градус-до 3600. Кроме того, остается проблема преодоления ограниченности электронных средств регистрации изображений, следствием которой может стать двух- или трехступенчатость опорной системы.

Наилучшим путем дчя распространения ICRF на объекты видимого диапазона излучения будет, по-видимому, применение орбитальных средств в оптимальном сочетании с наземными средствами наблюдений и их обработки. Построение оптимальных способов наведения космического аппарата и режимов автоматического управления сбором и обработкой данных, получаемых с помощью специально изготовленных телескопов, оснащенных электронными средствами регистрации изображений, может и должно заканчиваться разработкой специализированных ИСЗ. Опыт первого выполненного в орбитальных условиях метрологически строгого эксперимента Hipparcos свидетельствует об определяющей роли в этом поиске специалистов-астрономов, — роли в выборе научных задач, в создании концепции и модели эксперимента, в обосновании инструментальных и компоновочных решений. Эта роль определяется также и тем, что редукция собранных данных эксперимента не может быть произведена без цифровой рабочей модели инструмента и без извлечения параметров движения космического аппарата (КА) и целевых параметров проекта из единой системы уравнений.

Проект АИСТ-СТРУВЕ, концепция которого предложена в 1986 году — за 2.5 года до запуска ИСЗ Hipparcos, преследует цель построения обширного каталога по идеологии ВСК. При удаче такого проекта его результатом непременно станет также Электронная Цифровая Карта Неба (ЭЦКН) как электронный аналог «Carte d'u Ciel». Оснащенная средствами доступа база данных подобного эксперимента в виде банка данных, содержащего метрические изображения площадок, покрывающих все небо, непременно будет создана в астрономии и будет играть важную роль в исследованиях XXI века. В Морской Обсерватории США уже реализуется наземный вариант ЭЦКН для южного неба [6]. Однако точность астрометриче-

ских и фотометрических характеристик звезд в наземном варианте значительно уступают их аналогам в варианте космическом.

Определение параллаксов в проекте АИСТ-СТРУВЕ производится по классической методике, примененной в проекте ШррагсоБ, и планируемой в проекте ОА1А. Вывод параллакса по этой методике становится возможным из минимум двух наблюдений объекта, выполняемых с интервалом в полгода. При этом параллакс звезды выводится из системы уравнений, объединяющей все наблюдения, на конечной стадии уравнивания, как один из пяти астрометрических параметров данной звезды.

В проекте Межпланетной Солнечной Стереоскопической Обсерватории (МССО), предложенном в 1993 год}' [1], появляется возможность определения параллакса из синхронных наблюдений методом прямой триангуляции с исключением эффектов, обусловленных движением как наблюдателя, так и

объекта наблюдения. Этот же метод с базой, равной л/3а , где а — астрономическая единица, позволяет эффективно определять расстояния до всех детектируемых измерительной аппаратурой КА тел Солнечной системы.

Кроме того, при достаточном разрешении аппаратуры в рамках проекта МССО возможно вести эффективные наблюдения явлений микролинзиро-вания.

Таким образом, задача обоснования и разработки специальных средств и методов наблюдений в орбитальных условиях для построения ВСК, для определения положений тел Солнечной системы и для определения параллаксов близких звезд является актуальной и поэтом}- поставлена в настоящем диссертационном исследовании.

Цель диссертации состоит в научном обосновании программ экспериментов, в подготовке решений для выбора научно-технического облика измерительных средств, в моделировании отдельных процессов, реализация которых необходима для выполнения астрономических наблюдений на борту ИСЗ, и в численной оценке точности ожидаемых координатных, фотометрических и временных результатов.

Для достижения пели диссертации автором

разработан принцип измерительного прибора, устанавливаемого на борту космического аппарата и служащего для измерения угловых расстояний между небесными объектами;

выполнено моделирование процесса регистрации изображений астрономических объектов, получена оценка точности ожидаемых результатов, а также выполнено моделирование динамических свойств КА АИСТ-СТРУВЕ;

построена геометрическая теория обработки наблюдений явления мик-ролинзирования для вывода параметров собственного движения линзирую-щею объекта _по_ проекту «Межпланетная Солнечная _ Стереоскопическая

Обсерватор1м»;

разработано и научно обосновано (в соавторстве) расширение программы проекта МССО путем включения ряда наблюдательных задач астрометрии и фотометрии, а также задач триангуляции тел Солнечной системы с учетом преимуществ пространственного расположения инструментов

МССО;

предложен способ и состав аппарату ры для выполнения автономного ас-троопределения положения КА в проекте МССО.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1). Предложен принцип объединения двух симметричных телескопов в единый измерительный инструмент для выполнения астрономических наблюдений в условиях космоса. Принцип защищен авторским свидетельством на устройство для измерения дуг между небесными объектами, устанавливаемое на борту космического аппарата;

2). Предложена методика использования прибора для наблюдения объектов при систематическом обзоре неба, а также для наблюдений яркого объекта, изображение которого технически невозможно получить в одном кадре с изображениями опорных звезд, с определением его астрометриче-ских параметров;

3). Предложены и обоснованы следующие положения концепции эксперимента АИСТ-СТРУВЕ по фундаментальному обзору неба:

ортогональная (инитная) схема обзора неба, оптимальная для калибровки аппаратуры, и алгоритм обработки материала наблюдений;

динамика симметрично компонуемого космического аппарата со специально выбранным тензором пнерцпп, с исследованием области устойчивости движения в поле его геометрических и массовых параметров для осуществления оптимального способа сканирования неба;

трехоконная схема компоновки телескопов для решения задачи разделения звездных полей, повышения проницаемости аппаратуры и для однозначного отождествления объектов по результатам наблюдений;

возможность и необходимость выполнения эксперимента по идеологии Электронной Цифровой Карты Неба с сохранением метрологических свойств обзора, необходимых для построения ВСК;

4). Предложен состав аппаратуры и астрометрическая методика ее использования для решения навигационной задачи по определению пространственного положения КА в автономном режиме;

5). Научно обоснованы программа и компоновочный состав аппаратуры, а также методика ее использования для выполнения фундаментальных аст-рометрических, фотометрических и триангуляционных наблюдений в условиях эксперимента МССО.

Практическая ценность работы:

1) Автором предложен и в сотрудничестве с соавторами разработан и доведен до окончания стадии эскизного проектирования проект эксперимента по космической астрометрии, который может быть использован Российским Космическим Агентством или другими агентствами. Проект поддержан в ГАО РАН и в других институтах, специализирующихся в области космических исследований — НПО ПМ (г. Красноярск), ЦУП ЦНИИМаш (г. Калининград Московской обл.).

2) Предложенный принцип работы устройства для измерения дуг между небесными объектами, устанавливаемого на борту космического аппарата, может использоваться для решения целевых задач проекта и задач выполнения автономного астроопределения положения КА в различных экспериментах, включая МССО.

3) Предложенный принцип разделения объектов в полях зрения, совмещаемых в фокальной плоскости телескопа при сканировании неба, может быть использован в проектах глобальных обзоров неба, имеющих целью высокоточное определение положений небесных объектов, излучающих в едином или в различных диапазонах электромагнитных волн. Например, положения объектов, излучающих в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазонах, могут быть получены в единой системе, построенной в оптическом диапазоне.

4) Предложенный принцип наблюдения ярких небесных объектов, изображения которых невозможно получить одновременно с изображениями значительно более слабых звезд опорного каталога в одной экспозиции, возможно применить для высокоточных астрометрических наблюдений Солнца и ярких планет в орбитальных условиях.

5) Выполненное научное обоснование звездно-астрономических программ для проекта МССО может быть использовано в варианте создания специализированных КА для производства астрометрических наблюдений из точек либрации, решающих задачи МССО раздельно.

Апробация работы. Основные результаты, полученные в диссертации, докладывались в 1989 - 2000 годы в Г АО РАН, на научных семинарах, на Российских и международных конференциях, симпозиумах и коллоквиумах, в том числе:

на семинарах ИМВП (бывший ВНИИФТРИ. Менделеево). кафедры астрономии СПбГУ, в ИТА РАН;

на Симпозиумах MAC № 141 (Пулково, октябрь 1989 г.). № 156 (Шанхайская АО, КНР, сентябрь 1993 г.), № 166 (XXII Генеральная Ассамблея MAC, Гаага, август 1994 г.), № 179 (Институт Космического Телескопа имени Хаббла, Балтимор, Мэрилэнд, США, август 1996 г.), на Коллоквиуме в рамках Комиссии № 5 MAC "International Cooperation in Dissemination of the Astronomical Data", Пулково, июль 1996 г.). на Коллоквиуме 180 MAC (Вашингтон, март 2000 г.);

на Международной астрометрической конференции "Современные проблемы и методы астрометрии и геодинамики" (ИПА РАН, сентябрь 1996 г.), на IV съезде астрономического общества стран СНГ, (Москва, ГАИШ, ноябрь 1997 г.), на Международной конференции «Проблемы Пространства, Времени и Движения» (Санкт-Петербург, 22 — 26 июня 1998 г.), на Международной конференции памяти Георгия Гамова (Санкт-Петербург, 24-28 августа 1999) и-др.

Публикации и вклад актора. По теме диссертации автором получено авторское свидетельство и опубликованы 20 научных статей и научно-технический отчет о выполнении работ по договору «СТЕРЕОСКОП-2005». утвержденный Ученым Советом ГАО РАН 24 ноября 1998 г. Пятнадцать работ из списка выполнены в соавторстве.

В работах {3, 4, 5, 6, 14, 15} автором осуществлена постановка задачи, выполнена разработка одного из алгоритмов моделирования прохождения изображения звезды по ПЗС-модулго. В остальном участие всех авторов равноправное.

В работах {8, 12} общее руководство осуществлено И.М.Копыловым, разработка алгоритмов, программирование и расчеты принадлежат И.М.Копылову и Д.Л.Горшанову. Автор сформулировал цели этих работ и принял равное участие в их развитии, в дискуссии и оформлении.

В монографии {9} автором написаны глава 1 и части глав 2, 8, 9. 12. Общее руководство осуществлено И.И.Канаевым, техническое руководство — В.Н.Ершовым, общее редактирование — В.Н.Ершовым, И.И.Канаевым и И.М.Копыловым.

В работах {11, 16} автором сформулирована постановка задачи, во всем остальном вклад всех авторов равноправен.

В работе {19} участие авторов равноправное. В работах {17, 20, 21, 22} автору принадлежит постановка задачи, в остальном участие авторов равноправно. В работе {20} вклад автора состоит в общем руководстве выполнением договора, в разработке системы автономного астроопределения и теории триангуляционных измерений; в остальном участие авторов одинаково.

Вклад автора в развитие проекта АИСТ-СТРУВЕ состоит в предложении и обосновании устройства для измерения дуг, защищенного авторским свидетельством, а также в формировании концепции эксперимента, в оформлении и организации темы АИСТ, в руководстве развитием этой темы с 1989 по 1994 год, а в последующие годы в активном участии в разработке методики позиционных наблюдений из космоса, в разработке телескопа и основных вопросов проекта.

Вклад автора в развитие астрономической части программы МССО состоит в предложении основной концепции расширения научной программы, в участии в разработке вариантов схемы основного и вспомогательного телескопов, в разработке методики применения предлагаемых приборов для навигационных целей. Автор предложил теорию вывода собственного движения линзирующего объекта из наблюдений с инструментами МССО.

На защиту выносятся:

1). Устройство для определения дуг между небесными объектами, устанавливаемое на борту космического аппарата с обоснованием метода сканирования неба по ортогональной схеме с тремя опорными точками, с алгоритмом астрометрической обработки выполняемых наблюдений.

2). Концепция эксперимента для построения Внегалактической Системы Координат и Электронно-Цифровой Карты Неба с моделированием работы ПЗС-модуля мозаичного микрометра, с моделью разделения полей в трехоконной схеме компоновки КА АИСТ-СТРУВЕ.

3). Научное обоснование расширения программы МССО за счет программы наблюдений параллаксов звезд и тел Солнечной системы прямым триангуляционным методом; обоснование возможности выполнения наблюдений явлений микролинзирования в проекте создания Межпланетной Солнечной Стереоскопической Обсерватории (МССО) и теория обработки таких наблюдений; состав специализированной аппаратуры и методика ее использования для выполнения астрометрических и фотометрических наблюдений в условиях МССО по программам фундаментальных исследований и в режиме автономного определения пространственного положения КА.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка 22 работ автора, в которых отражено содержание диссертации, и списка литературы из 98 названий. Текст изложен на 155 страницах, в тексте содержатся 12 таблиц и 35 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении объяснена актуальность темы, изложено современное состояние проблемы, сформулирована цель и основные задачи диссертационной работы, объяснен выбранный пун. ее решения, даны оценка полученных результатов и практическая ценность работы, перечислены основные положения, выносимые на защиту, дан краткий обзор современных проектов.

В первой главе дан обзор задач космической астрометрии, решаемых при подготовке проекта, включая вновь возникшие задачи, иллюстрируемые на опыте достигнутых в эксперименте Шррагсоз результатов. Обсуждены способы наведения целевой аппаратуры КА, теоретические требования и условия формирования программ наблюдений для построения Внегалактической Системы Координат (ВСК), текущее состояние космической астрометрии, проблематика и применение новых средств для ее построения, а также для получения астрономических изображений объектов в ограниченных областях неба. Интерес к выполнению .фундаментальных обзоров неба с помощью орбитальных средств обусловлен общим мировым технологическим развитием. Созрели условия для применения инструментов на когерентном пучке — интерферометров. Их роль в ближайшем и отдаленном будущем должна возрастать. Однако их применение в орбитальных условиях пока обозначено как «технологический и научный вызов», поставивший ряд проблем:

— создание КА с соответствующей динамикой, свободного от вибраций на всех критических частотах;

— создание регистрирующей системы на основе применения ПЗС-мозаик и фокальных решеток при подавлении источников шумов;

— научное, алгоритмическое и компьютерное обеспечение;

— технологическое обеспечение связи КА с наземными пунктами сбора информации.

Обсуждена логика эксперимента но построению Электронной Цифровой Карты Неба (ЭКЦН), развиваемая в проекте АИСТ-СТРУВЕ. Отмечена возможность и целесообразность применения обычного оптического телескопа для целей получения сплошного обзора неба с достижением разрешения в десятые доли миллисекунды дуги и с проницанием до звезд яркостью

18-20™. Выбор динамического диапазона звездных величин от V= 12m до V- 20™ обеспечивает проекту- естественное развитие в свете происходящего соревнования между проектами интерферометрическими и проектами с использованием обычных телескопов.

Освоение орбит космических аппаратов в окрестностях тригональных Лагранжевых центров либрации при соответствующем приборном оснащении позволяет применить принцип стереоскопического зрения для фиксирования трехмерной картины процессов на Солнце и в значительной части пространства Галактики, для определения положений тел Солнечной системы из синхронных наблюдений с помощью прямого триангуляционного метода. Определение системы параллаксов звезд из аналогичных наблюдений, отличающихся другой природой шумов, представляет несомненный интерес. Роль наблюдений, которые могут быть получены с помощью инструментов МССО, для сохранения Динамической Системы Координат и привязки ее к Внегалактической Системе Координат может быть весьма существенной.

Вторая глава посвящена изложению исходного принципа работы двух-телескопного инструмента для целей космической астрометрии.

На Рис.1 представлена принципиальная схема двухтелескопного инструмента. Два телескопа с главными зеркалами Mt и М2 смонтированы на силовом элементе космического аппарата объективами навстречу друг другу, утол между их оптическими осями по возможности близок к 180°. В центре системы монтируется смеситель О входящих в систему пучков. В самом простом варианте функщпо смесителя выполняет двустороннее плоскопараллельное зеркало, обеспечивающее системе качество — однозначную связь двух полей R и R' на небе.

Система позволяет выполнить компоновку полезной и служебной нагрузки КА, близкую к осесимметричному телу7, предполагает возможность калибровки в режимах взаимной и автоколлимации. Приведено описание, теория и обоснование целесообразности применения этого инструмента для целей космической астрометрии.

Прибор послужил основой для разработки проекта космической астрономии АИСТ-СТРУВЕ, предложенного в Пулковской обсерватории. Компоновка оптики возможна во многих вариантах. Изучены варианты для 2-х, 3-х и 4-х входных пучков. Обоснованы преимущества трехоконной системы при использовании ПЗС-мозаичного микрометра. Приведена теория разделения полей при использовании этой системы.

Представлено модельное решение проблемы микрометра, описана модель работы единичного модуля в фокальной мозаике и мозаики в целом с оценкой точности определения абсциссы изображения звезды из прохождения единичного ПЗС-модуля. На Рис.2, представлен результат моделирования по методу Монте-Карло со средним числом испытаний, равном 1000. в каждой точке.

Положения звезд класса К в среднем определяются точнее положений

звезд класса В, поскольку интегрирование их сигнала происходит на большем числе пикселов. Различие в точности при регистрации прохождений звезд, слабее У= 15™, практически не зависит от числа разрядов преобразователя «Сигнал - Цифра».

Исследована область устойчивости утлового движения несущего КА в режиме «простого вращения», при котором угловой размер прецессионного конуса (Рис.3, с, с!) согласован с угловым размером поля зрения и не превосходит его половины. Для случая КА АИСТ-СТРУВЕ величина прецессионного конуса на интервале полного оборота вокруг собственной оси не должна превышать угловых размеров диска Луны.

Рис Л. Принципиальная схема прибора.

0,1 ■

ю

"та

1Е-4-

1—'—|—■—i—|—I—|—I—'—I 1 I—'—I—1—I—|—|—'—г

— D- 8 bit ADC

—О— 8 bit Eiror

—„— 12 bit ADC

—V— 12 bit Error

—С— 16 bit ADC

—+— 16 bit Error

~1—1—I—1—1—1—I—Г_1—'—I—1—1—1—г 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

V", [D=50 cm, 800 pix integration, КО star]

7

от

1E-3

1E-4-

п . | i—| i | i | i J i | i | i i i | i r

—□—8-bit ADC —o— 8-bit, Err —-—12-bit ADC —t—12-bit, Eit -o— 16-bitADC -+—16-bitEir

—1—I—1—I—Т

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 V", [D=50 cm, 800 pix integration, AV star]

Рис.2. Оценка точности вычисления абсциссы звезды из регистрации прохождения ею по одному модулю со столбцом в 800 16-микронных пикселов, верх - звезда класса К, низ - звезда класса В.

0.1

0.01

I I

В этой же главе показана взаимосвязь фотометрических и астромстри-ческих измерений при решении задачи повышения инструментального разрешения. Обсуждены проблемы идентификации тел Солнечной системы. Приведены оценки потока информации, сформулированы требования к системе

М,, 10* Нт

-г г < « » м ч

м

1 1 3 4 5 I? ^ПМг

(4}

Рис.3. Динамические свойства КЛ .\IICT-СТРУВЕ.

сбора и передачи научной информации. Показана целесообразность получения сплошного обзора (ЭЦКН) и его совместимость с задачей вывода каталога фиксированного списка звезд по произвольному выбору.

В третьей главе обсуждаются законы сканирования и проблемы обработки информации. Даны описание, теория и модель работы аппарата по

трехинитному закону сканирования, предложенном)' Б. И. Власовым в 1968 году. Приводится концепция алгоритма наземной обработки при трехоконной схеме компоновки. Обосновывается принцип разделения полей в фокальном изображении совмещаемых полей.

В соответствии с резолюцией n°B5 XXII Генеральной Ассамблеи MAC (1994) [5] даются обоснования необходимого минимума проницающей способности применяемой аппаратуры, а также обоснование необходимости вести наблюдения в согласованной фотометрической системе. Даются обоснованные оценки объема ожидаемой информации в эксперименте АИСТ-СТРУВЕ. Рассмотрены варианты рабочих программ обзора, обсуждена проблема Входного Каталога.

В четвертой главе обсуждаются вопросы звездно-астрономического расширения научной программы проекта создания Межпланетной Солнечной Стереоскопической Обсерватории (МССО) [1]. Приведен алгоритм определения базы стереоскопа в двух вариантах: из автономных угломерных наблюдений с бортов космических аппаратов (КА); из комбинации радио-дальномерных наземных и бортовых угломерных измерений. Точность измерения дальностей D оценивается формулой;

где В — база, а — угол, под которым наблюдается база из центра определяемого тела, 5Д 5В и 8а — вариации переменных уравнения (1). Вклад ошибки измерения базы пропорционален определяемой дальности Д вклад же ошибки измерения параллактического угла пропорционален квадрату Б.

Применение прямого триангуляционного метода для определения параллаксов звезд из синхронных наблюдений сравнено с применением классического метода.

Значительное внимание в этой главе уделено обоснованию возможности наблюдения явлений микролинзирования с помощью инструментов МССО. На Рис.4, представлена концепция прохождения изображения линзируемого объекта с максимумом распределения яркости С через инструменты МССО в точках Ь5 и через земные инструменты Т. Измеряются яркость объекта в двух или нескольких фотометрических полосах и моменты прохождения максимума яркости КЬ4), /(7). Далее по известным положениям точек

Ьз и Т в моменты максимумов составляются уравнения, связывающие пройденный изображением линзируемого объекта путь А, неизвестную скорость и измеренные отрезки времени между событиями

(1)

7/

^ ¡т2

/ ■

'■! ■ ~---------

Рис.4 К выводу параметров движения лидирующего объекта.

прохождения максимумов:

т2 =д5т(а + 30 °) = УеЫМ4Т, (2)

ЗД =яяп(а-30в) = Кес1Д*Г5, (3)

ЦВ з =ал/зйпгл = Гес1МГ:. (4)

Их решение приводит к получению параметров вектора пройденного пути А - направления и скорости движения изображения в плоскости эклиптики:

а = ф = /-а.

-^45-■]

После перевода на небесную сфер}' в точке пол ожения объектов, участвовавших в линзировании, получим традиционные тангенциальную ско-

рость У* перемещения лидирующего объекта, позиционный угол ру направления движения и тангенциальное собственное движение:

К = Кс1 СО Б А,

Ру =90°-с, щ = Ух -и-а~1.

(6)

Для целей автономной астронавигации предложено использовать то же устройство, которое послужило отправным пунктом для проекта АИСТ-СТРУВЕ. На Рис. 5 представлена основная концепция навигации.

Эклиптика

р1 «

Эклиптика

Звезды

системы Земля + Луна звездного поля

Рис. 5. Концепция автономного астроопределения в проекте МССО.

Бортовое астронавигационное оборудование космических аппаратов МССО используется на этапе формирования их орбит и на всем интервале эксплуатации. В оптической схеме устройства (Рис.1) в качестве смесителя выбирается двустороннее плоскопараллельное зеркало. В телескоп с зерка-

лом Л12 (Рис. 5) вводится изображение Земли, в согласованный телескоп с зеркалом АЛ вводится звездное поле, противоположное направлению «КА-Земля». Аппарат "сам себя наблюдает из центра Земли": вектор «Земля -К А» наблюдается самим аппаратом в двух противоположных направлениях. Произведены оценки потока информация, предложены технические требования и вариант их решения.

Приведены два возможных варианта инструмента для звездно-астрономических наблюдений на МССО с компоновкой оптики и системы наведения. Предложены и обсуждены навигационные решения для определения положений обоих КА в МССО.

В заключении перечислены основные результаты работы. Делается вывод о целесообразности продолжения исследований по проекту СТРУВЕ. Показано, что эффективность проекта СТЕРЕОСКОП значительно возрастает при включении в программу его исследований звездно-астрономического дополнения, а стоимость затрат на получение единичного результата снижается.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. М.С.Чубсй. Устройство для измерения дуг между небесными объектами, установленное на борту ИСЗ. Авт. свид. SU № 1549361 А1. Бюлл. № 414963').40-42. Дата приоритета 19 ноября 1986.

2. М.С.Чубсй. Двухтелескопнын прибор для космической астрометрии. Сб.ЛОВАГО "Проблемы Исследования Вселенной", вып. 12. Проблемы построения координатных систем в астрономнч. Л. 1989, стр. 245 — 252.

3. М.С.Чубей, В.В.Макаров, В.Н.Ершов, И.ККанаев, В.А.Фомин. Решение задач фундаментальной астрометрии с помощью космических систем. Там же, стр. 252 — 265.

4. M.S.Chubey, V.V.Makarov, V.N.Ershov, I.I.Kanayev, V.A.Fomin, Yu.S.Streletsky, A.V.Schumacher, A Proposal for Astrometric Observation from Space. 1990. In: Jay H.Lieske and Victor K. Aba)akin icds) Inertial Coordinate System on the Sky. Procced. IAU Symp. No. 141. pp 77-80.

5. M.S.Chubey, et all (31 Authors), 1993, AIS'T Project: Scientific and Technological Foundations. In: Ivan I.Mueller and Barbara Kolaczek (eds). Developments in Astrometry and Their Impact on Astrophysics and Geody-namics. Proceed. IAU Symp. No. 156, (Shanghai, 1992). Pp 415 — 420.

6. M.S.Chubey, V.S.Pashkov. I.M.Kopylov, T.R.Kiriyan, V.V.Nikiforov, S.V.Markelov, V.P.Ryadchenko, 1995. On the Registration System of the AIST-Project. In: Erik H0g and Kenneth Seidelmann (eds), Astronomical and As-trophysical Objectives of Sub-Milliarcsecond Optical Astrometry XXII GA IAU, Proceed. SjTnp.No.166. (The Hague, 1994). Pp. 323-326.

7. М.С.Чубей. О проекте эксперимента с астрометрическим интегрирующим спутником-телескопом. Сб.: "Проблемы Исследования Вселенной", вьш. 17, Развитие Классических Методов Исследования Вселенной, Санкт-Петербург, 1994, стр. 311 — 318.

8. I.M.Kopylov, D.L.Gorshanov, M.S.Chubey, 1995, Photometric Facilities of the AIST Space Project. In: Erik Hag and Kenneth Seidelmann (eds), Astronomical and Astrophysical Objectives of Sub-Milliarcsecond Optical Astrometry. XXII GA IAU, Proceed. Symp.No.166. (The Hague, 1994). Pp. 327 — 330.*

9. В.Н.Ершов, М.С.Чубей, А.Е.Ильин, И.М.Копылов, Д.Л.Горшанов, И.И.Канаев, Т.Р.Кирьян. Космическая астрометрическая система СТРУВЕ. Научное обоснование проекта. 1995. С.-Петербург, "Глаголь", 272 стр.

10. М.С.Чубей, 1997, Космический астрометрический проект АИСТ-СТРУВЕ., Сб. «Современные проблемы и методы астрометрии и геодинамики.» Труды конференции. (С.-Петербург, ИПА РАН, 23 — 27 сентября 1996 г.), с.55-62.

11. М.С.Чубей, Черницов А.М., Бордовицына Т.В., Федянин М.Р., Батурин А.П. 1997, Решение задач идентификации ПЗС-измерений подвижных объектов в космическом астрометрическом проекте "СТРУВЕ". Там же, стр. 63-69.

12. I.M.Kopylov, M.S.Chubey, 1997, The volume of information expected in the Space Astrometry Project Struve. Proceed. "Intern. Cooperation in Dissemination of the Astronomical Data", Colloq. Comm. No.5 IAU, (Pulkovo, 29 July 1996). Baltic Astronomy, vol.6, 353, 1997.

13. Чубей M.C. 1996, Фундаментальная астрометрия в орбитальных условиях — современное состояние и перспективы Сб. "Роль наземной астрометрии в Post-Hipparcos период". Тезисы международной конференции в честь 175-летия Николаевской АО, 9-12 сенг.1996, стр. 10-13.

14. Чубей М.С.. Копылов И.М., Горшанов Д.Л. 1996, Космический аст-рометрико-фотометрический проект СТРУВЕ Сб. Солнечная атмосфера во фраунгоферовых лишшх". Тезисы конференции, Львов, 21-27 окт. 1996. стр. 18.

15. M.S.Chubey, I.M.Kopylov, D.L.Gorshanov I.i.Kanayev,, V.N.Yershov, A.E.Il'in, T.R.Kirian and M.G.Vydrevich. 1996. The AIST-STRUVE space project sky survey. In: Barry B.J.McLean, Danniel A. Golombek. Jeffrey J.E. Hayes and Harry E. Payne, (eds.), New Horizon? from Multi-Wavelength Sky Surveys. Procced. IAU S 179, held in Ballimore, USA, Aug., 26-30. 1996. Klii-wer Ac.P., Dordrecht - Boston - London, p. 125-126.

16. M.S.Chubey, A.M.Chernitsov, T.V.Bordo^itsyna, M.R.Fedianin, and A.P Baturin. 1996, Identification of "Movable Objects" in the Space Astrometry Project "STRUVE". A.Lopez Garcia et al. (eds), Proceed, of the IV International Workshop on Positional Astronomy and Celestial Mechanics, 389-302. 1998. Astronomical Observatory. University of Valencia. SPAIN.

17. М.С.Чубей, И.М.Копылов, А.Е.Ильин, Д.Л.Горшанов, А.Г.Буткевич,

A.Н.Грицук, А.В.Савастеня. 1998, Астрометрия и фотометрия в рамках проекта «Межпланетная Солнечная Стереоскопическая Обсерватория». Труды IV Съезда Астрономического Общества. ГАИШ, МГУ, М.. стр. 103-109.

18. М.С.Чубей. 1998. О возможности определения геометрических параметров движения линзируюших объектов. Известия ГАО РАН, №213, с. 273-278.

19. E.Hog. and M.S.Chubey. Proposal for a second Hipparcos. Highlights of Astronomy, vol. 9, p. 441, 1992.

20. М.С.Чубей, И.М.Копылов, Г.И.Ерошкин, Д.Л.Горшанов, А.Е.Ильин,

B.В.Пашкевич, А.В.Савастеня. Научно-технический отчет о выполнении

работ по договору с ИСЗФ СО РАН по РКА НИР «СТЕРЕОСКОП-2005». 24 ноября 1998 г. ГАО РАН.

21. М.С. Чубей, В.М.Мусалимов, К.М.Чашчевик, 1997. Определение областей устойчивости движения космического аппарата в пространстве его геометрических параметров. В Сб.: Проблемы пространства, времени, движения, том Ц. СПб., "Искусство России", 199, с.259-272

22. Grigoriev V.M., Papushev P.G., Chubey M.S., Kopvlov I.M., Eroshkin G.I., Ilin A.E., Gorshanov D.L., Pashkevich V.V., Savastenya A.V., Tolclielnik-ova-Murri S.A. 1999. Solar physics, astrometry and photometry in the Inter-

planetary' Solar Stereoscopic Observatory project. In: "Galileo back in Italy, II", Intern. Conference For the Return of Rationality in Modern Science. 1999, Bologna, Italy, p.94-107.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. V.M. Grigoriev, V.S.Konovalov, G.R.Uspensky, V.E.Chebotarev. 1996, "The designing of solar stereoscopic observatory". Proceeding SPIE , 1996, v.2804.

2. W.M.Folkner et al., 1994, A&A, v. 287, p 279-289 (1994).

3. Chopo Ma et al. 1998, July. AJ. 116: 516-546.

4. Inform. Bull. IAU, January 1995, No. 74, Resolution n° B5 with Annexe. Pp. 3 — 18.

5. M.Feissel and F.Mignard. 1998, The adoption of ICRS on 1 January 1998: meaning and consequences. A&A, v. 331, L33-L36 (1998).

6. Gauss,F.P., Zacharias,N., et all. 1998. A New Astrometric Survey of the Southern Hemisphere. USNO. URL:http://aries.usno.navy.inil/ad/ucac/ucac-

s.html.

© Главная астрономическая обсерватория РАН, 2000 Тираж 100 экз.

ВВЕДЕНИЕ

§1. Состояние проблемы

§2. Постановка задачи.

§3. Общая характеристика работы.

ГЛАВА I ЗАДАЧИ КОСМИЧЕСКОЙ АСТРОМЕТРИИ.

§1.1. Возникновение новых задач.

§1.2. ШРРАЛСОБ: метод, выполнение, результаты.

§1.3. Методы наведения и программы обзора неба.

§1.4. Построение невращающейся ВСК и изучение звездного населения

Галактики. Роль космической интерферометрии

§1.5. Использование тригональных центров либрации в системе «Солнце — барицентр "Земля+Луна"».

§1.5. Выводы главы I.

ГЛАВА II ДВУХТЕЛЕСКОПНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ

КОСМИЧЕСКОЙ АСТРОМЕТРИИ

§2.1. Основная концепция инструмента.

2.1.1. Исходные положения.

2.1.2. Принципиальная схема прибора в исходной концепции.

2.1.3. Микрометр.

2.1.4. Порядок работы прибора в режиме сканирования.

2.1.5. Возможные варианты использования прибора.

§2.2. Оптическая схема инструмента и ее компоновка.

Варианты (2, 3, 4 поля зрения).

§2.3. Динамические свойства космического аппарата.

§2.4. Моделирование работы микрометра.

2.4.1. Формирование модели фокального изображения.

2.4.2. Оценки ошибок абсцисс.

§2.5. Выводы главы II.

ГЛАВА Ш КОСМИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ АИСТ-СТРУВЕ.

§3.1. Концепция эксперимента и его цели.

§3.2.Схемы сканирования неба.

3.2.1. Револьверная схема, примененная в проекте Шррагсоь.

3.2.2. Инитные схемы сканирования.

3.2.3. Сравнение схем сканирования.

§3.3. Микрометр и разделение объектов совмещенных полей.

Отождествление классов объектов.

§3.4. Мощность канала связи и ожидаемый поток информации.

§3.5. Выводы главы III.

ГЛАВА IV. АСТРОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОГРАММЫ

НАБЛЮДЕНИЙ С ИНСТРУМЕНТАМИ МССО

§4.1. Особенности проекта создания МССО

4.1.1 Постановка задачи

4.1.2. Общая схема предлагаемых астрономических программ эксперимента.

4.1.3. Схема оптимального вывода космических аппаратов в окрестности центров либрации

4.1.4. Физические и астрономические условия решения навигационных задач

§4.2. Инструментальное и методическое решение задачи автономного определения пространственного положения КА

4.2.1. Звездный датчик.

4.2.2. Методика автономного пространственного определения положения космического аппарата.

1°. Определение положения КА только по собственным угловым измерениям. 108 2°. Определение положения КА при имеющихся прямых радиоизмерениях дальностей от наземного командно-измерительного комплекса до КА. Вычисление базы стереоскопа.

Оглавление

4.2.3. Наблюдения положений тел Солнечной системы методом прямой триангуляции

4.2.4. Позиционные наблюдения контрастных деталей на Солнце и в его окрестностях.

§4.3. Инструментальное решение для выполнения дополнительной программы фундаментальных исследований по астрономии

§4.4. Наблюдения параллаксов близких звезд.

§4.5. Наблюдения явлений микролинзирования

4.5.1. События микролинзирования

4.5.2. Геометрические элементы движения зоны фокусировки объекта

§4.6. Выводы главы IV

§ 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Изучение распределения и движения небесных тел в космическом пространстве путем определения их положений и скоростей изменения этих положений, относимых к моменту измерения, является одной из основных задач астрономии. Для решения этой задачи необходимо построение на небесной сфере системы координат, опирающейся на систему избранных тел отсчета. Исторически и логически такое построение координатной системы является первым шагом в изучении Вселенной и представляет основную проблему астрометрии. Эта система координат по традиции, сложившейся за последние три века, отображается на небесную сферу и представляется фундаментальным каталогом, объединяющим каталоги, полученные с помощью многих инструментов. Определение расстояний до наблюдаемых объектов и определение их лучевых скоростей представляют собой отдельные задачи.

Вплоть до последних лет каталоги строились на основе классических меридианных и астрографических методов с использованием наземных технических средств наблюдения — в основном, оптических.

В последние три десятилетия появились новые технические средства измерений — радиоинтерферометрические и светодальномерные, разработаны электронные средства эффективной регистрации излучений в радио-, инфракрасном, оптическом и ультрафиолетовом диапазонах, и возникла возможность использовать все эти средства не только в их наземном, но и в орбитальном размещении. Освоению космических условий способствует мощное развитие вычислительной техники и электронных устройств регистрации астрономических изображений и методов их обработки.

Первый полученный с помощью ИСЗ оптический звездный каталог ШррагсоБ открывает эпоху высокоточной глобальной космической астрометрии и подтверждает преимущества наблюдений из космоса, главным из которых является отсутствие диспергирующего, поглощающего и преломляющего действий атмосферы Земли на квантовый поток. Измерительный инструмент также освобожден от действия силы тяжести. Наблюдения действительно выполняются с точностью, определяемой уровнем дифракционного предела разрешения оптики. Точность каталога Hipparcos в случайном и систематическом отношениях оказалась в 50 раз более высокой по сравнению с дифференциальными и астрографи-ческими каталогами типа PPM [1], ACRS [2], и в 20 раз более высокой по сравнению с точностью фундаментальной системы FK5. Отсутствие суточных колебаний яркости неба и погодных ограничений и полная автоматизация наведения телескопов, регистрации изображений и передачи данных повышают эффективность наблюдений из космоса на 2 — 3 порядка по сравнению с наземными наблюдениями.

По существу, успех эксперимента Hipparcos [3] вызвал бум разработок различных проектов для космической астрономии (астрометрии). В Таблице 1 представлены параметры ряда космических проектов, ориентированных на решение комплекса астрономических задач. Программы проектов формируются теперь по расширенным критериям. В них учитывается вся совокупность проблем наблюдательной оптической астрономии, доставляющей материал астрометрических, фотометрических и спектрофотометрических наблюдений, предназначаемых для решения фундаментальных задач галактической и внегалактической астрономии.

Более очевидной стала связь астрометрии и фотометрии при геометрической и фотометрической редукции наблюдений, а также при построении изображений исследуемых объектов. Поэтому практически во всех проектах имеется многоцветная фотометрия. Эта связь выступает при разрешении изображений двойных и кратных систем также как наблюдательная единая задача, решение которой существенно влияет на отбор объектов, определяющих «систему тел отсчета» для построения ВСК.

Присутствие двойных звезд и кратных звездных систем в классических каталогах [4] было причиной появления дополнительных случайных и систематических ошибок этих каталогов. Устранение этих ошибок возможно либо при исключении таких объектов из «системы тел отсчета», либо путем учета их орбитальных движений.

В наземной оптической астрометрии анализ состава звезд каталога на двойственность был затруднен отсутствием данных фотометрических измерений при выполнении собственно астрометрических наблюдений.

Таблица 1. Некоторые характеристики предлагаемых в настоящее время проектов космической астрометрии.

Параметр GA1A ROEMER ЛОМОНОСОВ

1. Число наблюдаемых объектов на небесной сфере > 50 млн., 109 > 400 млн. 400 000 звезд

2. Предельная зв.вел. 1). 15.5т, 2). 21т V> 18ш 13 -14т

3. Полнота обзора 1). 15.5т, 2). 20т V> 18m 10.0го

4. Априорная программа Пилот-каталог, программа не требуется Пилот-каталог, программа не требуется Жесткий список программно-наблюдаемых звезд

5. Позиционная точность дляУ=15т 10 (ias 100 (ias 1000 - 2000 цав

6. Точность определения параллаксов 10 ^as 100 nas 1000 - 2000 цж

7. Точность опр. собств. движений 10 (ias/год 100 цэб/год 1000 - 2000 цаз/год

8. Фотометрия UBVR+4 средние полосы, 0.3 —0.8 мкм 7-полосная+широкая полоса 0.3 — 0.8 мкм нет данных расчета, в литературе не описана

9. Срок выполнения наблюдений 5 лет 2,5 года 2.5 - 3 года

10. Оптич. система Трехзеркальная система. Backer-Schmidt Двухзеркальный телескоп

11. Угловое поле зрения 1° 1.5° 0.25°

12. Апертура 3 м не сплошная, 50 см отверстия, база 2.5 м, 3 телескопа в жестком цилиндре, монтируются на орбите 70 см, два телескопа, монтируются жестко на Земле. Сложная система контроля взаимного положения двух раздельных телескопов. 105 см - гл. зеркало

13. Масштаб изображения 18.7 "/мм 29.5 "/мм 4.125 "/мм

14. Фокусное расстояние 11 м 7 м 50 м

15. Детектор Мозаика из 36 ПЗС в трех фокальных плоскостях Мозаика из 30 ПЗС в двух фокальных плоскостях Мозаика ПЗС

16. Носитель Две ракеты "Ariane 5" "Ariane 5" "Энергия"

17. Орбита Либрационная точка системы "барицентр Земля+Луна -Солнце" ¿2 Геостационарная Высокоалогейная эллиптическая с высотой апогея 120 тыс. км

18. Скорость сканирования 120 "/сек 165 "/сек позиционирование

19. Когда предложен 1994 Lund, 1993 1987

20. Масса Пока не объявлено, • но не менее 8 тонн около 3400 кг около 6 тонн

21. Закон сканирования "Hipparcos" "Hipparcos" Нет сканирования

Таблица 1. (Продолжение).

СТРУВЕ РАМЕ DIVA ZODIAC СТЕРЕОСКОП

1 > 400 млн. 40 млн 5000 Список площадок

2 У> 18т 15 15 18m 20ш

3 У> 18т 15 — — —

4 Пилот-каталог, программа не требуется Пилот-каталог, программа не требуется Жесткий список Жесткий список Обновляемый список

5 500 цав 60 цаБ 100 nas 20 nas 1000 - 2000 цав

6 500 цав 60 ца5 100 fias 20 fias 500 цаБ

7 500 цаБ/год 60 цав/год 100 ^as/год 20 (ias/год

8 7-полосная + широкая полоса 0.3 — 0.8 мкм многоцветная широкополосная, 0.4-0.9 мкм ИВ VII

9 3 года 5 лет 15 мес. >2.5 лет 11 лет

10. Складной Шмидт или сист. Корша Сист. Корша Апланат Грегори Система Корша или Шмидта

11. 1.7° 1° 0.5° 0.5°

12. 40 или 50 см, два телескопа с жесткой механической и оптической связью, монтируются на Земле 1м Физо 15 см Физо Интерферометр Майкельсо-на, двухбазо-вый 50 см

1 82.55 "/мм 12 "/мм 10"/мм 41.37мм

14. 2.5 м 15 м Эфф-f 16.5м 5 м

15. Мозаика из 28 ПЗС в двух фокальных плоскостях ПЗС-мозаика ПЗС-мозаика Мозаика ПЗС

16. "Протон" Средн. кл. НАСА Ariane "Протон"

17. Геостационарная и Геосинхр. Высокоапо-гейная Точки либрации системы «Солнце-Земля»

18. 150 /сек 120"/сек 180"/сек

19. 1986 1996 1994 1993

20. 2600 кг <100 кг 2600 кг

21. Трехинитная или Иррагсов ШррагсоБ Hipparcos позиционирование позицио нирование

• В Таблице 1 представлены четыре российских проекта, решающих задачи космической астрометрии. Два (АИСТ-СТРУВЕ [9*] и ЛОМОНОСОВ [38, 78], ) находятся в стадии завершенных НИР, один, (ZODIAC [13]), в стадии научной разработки. Четвертый проект (СТЕРЕОСКОП [1]) является комбинированным по программе исследований и составу аппаратуры.

• Проект NASA STEREO (см. http://spacescience.nasa.gov/ao/99-oss-Ol/sections.html") не решает задачи астрометрии. Проект FAME представлен по источнику http://aa.usno.navy.miI./FAME/

Новые программы наблюдений в орбитальных условиях выполняются как единый астрометрико-фотометрический эксперимент, что справедливо и для проекта АИСТ-СТРУВЕ [14*]. Анализ наблюдаемых объектов на переменность и периодичность изменения их яркости становится естественной и необходимой частью процессов наблюдений и обработки данных.

Повышение точности наблюдений и повышение эффективности применяемых средств — основной мотив, движущий разработчиков проектов. Фундаментальный предел точности, определяемый нестационарностью гравитационного поля Галактики, величина флуктуаций которого (как дисперсия направлений) может достигать десятков угловых микросекунд, а периодичность — от десятков до сотен лет [5], планируется достичь с использованием интерферометрических систем GAIA [6] и ZODIAC [7], FAME [8], SIM [9], DIVA [10].

Однако выход технологий измерения на микросекундный уровень пока представляется как перспектива на ближайшие 5-15 лет и трактуется как «технологический вызов времени» [11].

Космический аппарат (КА), несущий измерительную аппаратуру микросекундного класса, должен не иметь вибраций и должен использоваться в состояниях, близких к состояниям полного покоя или «простого вращения» по инерции. Шумы регистрирующей аппаратуры при этом должны быть на уровне долей заряда электрона на один перенос заряда между соседними пикселами. Параметры углового движения КА должны контролироваться с точностью, лишь на порядок меньшей, чем точность определяемых параметров.

Интерферометр, как правило, имеет меньшие апертуры, чем телескоп и поэтому его предельная звездная величина примерно на Зт меньше, чем у телескопа (с некогерентным пучком). Поэтому выполнение экспериментов с телескопом с одной апертурой сохраняет актуальность, имея при этом и свои преимущества.

В проекте GAIA Европейского Космического Агентства это обстоятельство предлагается учесть путем сочетания некогерентного и интерферометрического блоков в системе регистрации [12]. Предельная звездная величина в интерферо-метрическом канале составит 15.5'", а в канале некогерентного пучка 21 - 22т. Этот проект создается в основном силами ученых и инженерно-технических работников, уже имеющих опыт выполнения проекта Hipparcos.

Наконец, 14 октября 1999 года агентство NASA объявило о выделении финансирования на разработку интерферометрического проекта FAME (Full-sky As-trometric Mapping Explorer), запуск которого планируется осуществить в 2004 году (см. http://www.usno.navy.mil/fame/).

Именно эти два проекта — GAIA и FAME — определяют перспективу развития астрономии Галактики (астрометрии, фотометрии и астрофизики) в начале XXI века. Европейским Космическим Агентством для решения задач микросекундной астрометрии и фотометрии звезд создана специальная лаборатория, имеющая целью разработку ПЗС-матриц на базе применения сверхпроводящих элементов [13]. В обоих проектах планируется при построении координатой системы достичь точности на уровне десятков микросекунд дуги, выполнить полный интерферометрический обзор неба, включающий положения всех детектируемых бортовой аппаратурой объектов, получив при этом их блеск в известных фотометрических системах.

Применение ПЗС-матриц в качестве регистратора характеризуется резким повышением объема собираемой информации (по сравнению с диссектором ~ на 5 порядков), что, в свою очередь, требует использования на борту высокопроизводительного компьютера и наличия мощного канала связи с наземным пунктом сбора и обработки научной информации.

Базы данных, собираемых при выполнении космических проектов, снабжаемые средствами доступа и сервиса, являются материалом для многочисленных исследований, не планировавшихся при проведении самого эксперимента. Они допускают практически неограниченный временем срок их хранения и использования без потерь (происходящих, например, при хранении эмульсионных астро-негативов). В классический период наземной меридианной астрономии использование информации из наблюдений индивидуальных объектов было затруднено уровнем производительности ручного труда. Применение компьютерных систем содержит возможность построения единого банка электронных наблюдений, пополняемого каждым новым экспериментом и доступного для анализа любому исследователю.

Однако для выполнения высокоточных интерферометрических наблюдений в орбитальных условиях существуют объективные трудности как научного, так и технологического характера. Проблема теоретического обеспечения проекта не сводится только к необходимости построить алгоритмы обработки данных. Необходимо не только изучить поведение и особенности инструмента, но построить и оптимизировать "функцию проекта", включающую все составляющие проекта — научные, технологические, стоимостные и гуманитарные и др. Решающее значение имеет здесь решение технологических проблем.

Таким образом, «технологический вызов времени» состоит в преодолении основных трудностей при инструментальном обеспечении планируемых проектов. Большинство из них связано с решением следующих проблем:

1). Техническое создание микрометра в виде мозаики ПЗС-матриц, покрывающей угловое поле диаметром в десятки минут или ~1°х1°, и разрешение проблемы считывания информации с использованием быстродействующего управляющего комплекса на борту;

2). Защита и калибровки ПЗС-матриц или матриц на сверхпроводящей элементной базе для долговременной работы;

3). Глубокое охлаждение ПЗС-матриц и подавление шумов считывания;

4). Повышение мощности канала связи и решение проблемы связи;

5). Построение космического аппарата с динамикой, свободной от вибраций и обеспечивающей возможность использования в орбитальных условиях астро-метрического принципа прохождения в системах регистрации.

Проблемы наземной обработки менее трудны, не будучи ограничены во времени. Проекты DIVA, POINTS, (Таблица 1) и особенно российский проект ZODIAC не ставят задачи получить сплошной обзор неба с сохранением изображений всех объектов, регистрация которых возможна. Главная цель этой группы проектов — доказать принципиальную возможность достичь микросекундный уровень точности измерения дуг между центрами изображений одиночных небесных объектов. При этом, например, проект DIVA является тест-проектом для проекта GAIA.

Особенностью проектов миллисекундного и микросекундного уровней точности является то, что верификация их результатов возможна лишь путем повторения наблюдений через некоторый интервал времени как и при создании астро-метрических каталогов в последние два века.

§2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Теоретические и практические работы в области фундаментальной астрометрии выполнялись в Главной астрономической (Пулковской) обсерватории РАН с момента ее основания. Еще со времен В.Я.Струве при этом всегда осуществлялись поиск новых направлений и организация исследований наряду с выполнением длительных программ, включая международные. В современных условиях для развития Обсерватории требуется освоение новой тематики, предоставляемой космическими технологиями, как путем подключения к международным программам, так и путем выдвижения оригинальных проектов. Эти соображения стали побудительной причиной и настоящей работы. Личный опыт при длительных наблюдениях и их обработке по программам "Каталог звезд широтных программ" [14], "Положения тел Солнечной системы" [15, 16], а также изучение работ по проектам Hipparcos ESA [17], HST NASA [18] и др., стимулировали разработку инструмента, предназначаемого для наблюдений в условиях космоса с применением принципов и опыта меридианной астрометрии.

В эксперименте Hipparcos [19] использован инструмент, изготовленный по схеме астрономической камеры Бэйкера-Шмидта. Измерительные функции выполнялись с применением эталона угла, позволяющего свести изображения двух площадок на небе, удаленных на базовое угловое расстояние в 58°, в единую фокальную плоскость инструмента и измерять микрометрически лишь малые уклонения от величины базового угла. В качестве координатно-измерительного устройства использован так называемый растр — пластинка с 2688 прозрачными и 2687 темными полосами, расположенная в сферической фокальной поверхности. Применен классический фотоэлектрический принцип регистрации прохождения изображений по фокальной многощелевой решетке.

Однако в этой оптической схеме инструмента Hipparcos оказался не использованным важнейший принцип — принцип симметрии. Нарушена симметрия и в компоновке КА — симметрия масс относительно оси вращения, симметрия оболочки для компенсащш действия светового давления, и в какой-то мере симметрия управляющих импульсов. Как следствие, оказалось невозможным использовать в полной мере принцип прохождения, при котором аппарат должен строго равномерно вращаться (по инерции) вокруг собственной оси, причем в состоянии, по возможности близком к состоянию простого вращения. Для исключения влияния возмущений оказалось необходимым корректировать программное положение оси вращения (в среднем каждые 9 минут) путем включения двигателей, работающих на сжатом газе. Отработанный газ, ионизуясь под действием солнечных излучений, образовывал непрерывно подкачиваемую "атмосферу" КА, тоже являвшуюся источником ряда помех работе специализированной аппаратуры КА.

Регистрирующая система Hipparcos разрабатывалась в период с 1980 по 1987 годы и рассчитывалась на использование диссекторной телевизионной трубки с коммутацией окна чувствительности с угловым диаметром 30", перемещаемом в широком поле (54 х 54 ) телескопа для наблюдений разных объектов. Диссектор — приемник одноканальный. Сигнал его формируется на фотокатоде без дифференцирования по площади фотокатода в соответствии с числом квантов, приходящих на него с площадки на небе, ограниченной угловыми размерами окна чувствительности. Каждый объект регистрируется 2.13 секунды (время прохождения изображением звезды через перемещаемое поле), при этом регистрируется только один объект на этом интервале времени. С помощью диссектора фиксируется, таким образом, запись сигнала, формируемого суммарным потоком квантов, упавших на чувствительный элемент. Кванты от фона неба или слабых звезд, одновременно с квантами от программной звезды попадающие в окно чувствительности, вносят искажения в регистрируемый сигнал. Свойства закона сканирования и системы регистрации определили предел яркости наблюдаемых по программе Hipparcos объектов величиной V= 12m.7.

Программа наблюдений [17, Vol.II] была представлена фиксированным списком 120000 звезд, удовлетворяющим требованиям примерной равномерности распределения по небу, отсутствию звезд фона в окне опроса и ряду других требований, формируемых по условиям заказчиков. В целом выполнение программы наблюдений проведено по схеме, в которой положение программной звезды к моменту опроса точно предвычислено.

К настоящему времени уже получен опыт использования на борту регистрирующих приборов с применением ПЗС-матриц, например, в экспериментах «Вега» (ИКИ РАН), «Hubble Space Telescope», дающих возможность регистрации объектов во всем поле зрения. Увеличение экспозиции ~ в 20 раз по сравнению с экспозицией Hipparcos за счет прохождения полного поля зрения телескопа, а также ~ в 2.5 раз более высокая чувствительность ПЗС по квантовому выходу — все это позволяет при увеличении собирающей площади апертуры в 2 раза регистрировать ~ в 100 раз (или ~ на 6 звездных величин) более слабые объекты.

Несомненно, геометрические параметры оболочки и массовые параметры компоновки тоже возможно подчинить действию принципа симметрии. Эта идея также использована в развитии проекта АИСТ (Астрометрического Интегрирующего Спутникового Телескопа), получившего имя СТРУВЕ в честь основателя Пулковской обсерватории.

С целью улучшить условия для применения меридианного принципа ([20], Глава 3, § 19, стр.84) или принципа регистрации прохождения звездного изображения по чувствительному полю элементов автором был предложен двухтеле-скопный прибор, устанавливаемый на симметрично компонуемом ИСЗ [l*]v). Исследования возможности применения этого прибора для выполнения фундаментального обзора неба [2*] легли в основу формирования проекта АИСТ на стадиях научного [3*, 4*] и инженерно-технического обоснования [5*]. Астрономическая группа АИСТ в Пулковской обсерватории составила ядро научной команды проекта, в которую вошли научно-инженерные группы ЦНИИ Машиностроения (включая Центр Управления Полетами), НПО Прикладной Механики, НПО Космического Приборостроения и НИИ «Электрон».

Проект был представлен на Симпозиумах 141, 156, 166, 179 MAC [, 5*, 6*, 8*, 15*] и получил одобрение в их решениях, а также финансовую поддержку от РКА РФ, позволившую довести его разработку до этапа «Техническое предложение» (ДСП). К настоящему времени проект доведен до стадии модельного представления основных процессов, подлежащих выполнению в случае его реализации [9*].

V) Ссылки на работы, выполненные автором, самостоятельно или в соавторстве, выше, здесь и в дальнейшем помечены символом "звездочка" и приведены в соответствии с их нумерацией в списке работ, в которых отражено содержание диссертации.

Введение

15

С появлением проекта создания Межпланетной Солнечной Стереоскопической Обсерватории (МССО) [21] группа получила предложение оценить возможности этого проекта для решения астрономических задач, выходящих за рамки проблем физики Солнца — основной темы проекта в его начальном определении.

При внимательном рассмотрении условий, реализуемых при синхронных наблюдениях с помощью инструментов, установленных вблизи тригональных центров Лагранжевой либрации в системе «Солнце — барицентр "Земля+Луна"», оказалось, что выполнение наблюдений для целей позиционной астрометрии имеет ряд преимуществ, особенно при определении положений тел Солнечной системы прямым триангуляционным методом, а также при определении параллаксов звезд — все это из синхронных наблюдений. При надлежащем оснащении инструменты МССО, с помощью методов фотометрии и астрометрии, могут быть использованы также для выполнения наблюдений уникальных явлений микро-линзирования [18*].

При формировании астрономической программы для МССО [17*]и астро-метрического обеспечения этого проекта могут быть использованы многие решения, полученные при работе над проектом АИСТ-СТРУВЕ. Оказалось возможным и эффективным применение двухтелескопного прибора в комплекте средств автономной астронавигации. Систематическое применение этого прибора позволяет получить важнейший материал наблюдений для целей небесной механики. Важным является и то, что применение такого метода автономной астронавигации значительно снижает затраты на выполнение метрологического контроля орбитального движения космических аппаратов МССО, ограничивая необходимость применения средств радиолокации дальних космических объектов.

Таким образом, в рамках исследований по применению устройства для измерения дуг с борта космического аппарата удалось объединить работу над проектами АИСТ-СТРУВЕ и МССО.

§3. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация посвящена решению двух основных наблюдательных задач астрометрии.

Первая задача — расширение Внегалактической Системы Координат (ВСК) на оптический диапазон, т.е., по существу, независимое новое построение ВСК, в которой сферические координаты звезд и скорости их изменения будут определены с миллисекундной точностью, при этом блеск и показатель цвета (спектральный класс) будут с высокой точностью измерены в строго определенной фотометрической системе в видимом диапазоне спектра. Для такого построения ВСК автором предложено устройство двухтелескопного инструмента, устанавливаемое на борту ИСЗ и оснащаемое системой наведения и регистрации звездных прохождений.

Вторая задача — определение параллаксов звезд, — связана с первой. Для ее решения автором разработан метод, сходный с методом геодезической триангуляции и предназначенный для определения расстояний до близких (в пределах 1 Кпс) звезд с помощью инструментов Межпланетной Солнечной Стереоскопической Обсерватории (МССО) [21]. Предложенный вариант компоновки астромет-рических приборов, устанавливаемых на борту двух космических аппаратов МССО, позволяет совместить решение задач физики Солнца с определением параллаксов звезд и параллактических углов для тел Солнечной системы, а также выполнить наблюдения для решения ряда других задач астрономии, включая наблюдения явлений микролинзирования.

Работа выполнена в Главной астрономической обсерватории РАН в рамках проектов АИСТ-СТРУВЕ и СТЕРЕОСКОП-А на основе анализа некоторых результатов уже состоявшихся космических экспериментов и анализа тенденций развития этих двух и других предлагаемых проектов космической астрометрии. Автором проведено моделирование процессов регистрации прохождений звездных изображений в фокальной плоскости с помощью ПЗС-мозаики. В соавторстве с Научными Группами этих проектов проанализированы и предложены научно обоснованные решения основных проблем двух вышеназванных проектов

Актуальность работы. Достижение миллисекундного уровня точности определения сферических координат радиоисточников, получаемого из наземных РСДБ-наблюдений, и достижение сантиметрового уровня точности определения расстояний, выводимых из наблюдений средствами лазерного зондирования Луны и спутников Земли, привели к существенным изменениям в решении проблемы построения фундаментальной системы координат и проблемы определения расстояний до небесных объектов.

Точность наблюдений с помощью новых средств за последние 15-20 лет на два порядка превзошла точность прежних фотовизуальных методов. Этот результат и устойчивая тенденция улучшения точности астрометрических положений в новых каталогах радиоастрономических объектов, а также результаты наблюдений с космическим инструментом Hipparcos легли в основу решений MAC, рекомендующих построить ВСК на миллисекундном уровне точности и распространить ее на оптический диапазон. Резолюции XXI и XXII Генеральных Ассамблей MAC определяют построение ВСК как основную проблему, необходимость решения которой поддержана Комиссиями MAC №№ 4, 8, 20, 41 [22].

При создании международной земной опорной системы IERS (International Earth Rotation Service) [23] для определения параметров вращения Земли использованы результаты наблюдений положений радиоисточников в первых РСДБ-каталогах и данные измерений дальностей ИСЗ и Луны методом лазерного зондирования. В дальнейшем длительные ряды РСДБ-наблюдений были обработаны [24] для создания собственно ВСК, или Международной Небесной Опорной Системы (International Celestial Reference Frame, ICRF), которая, в соответствии с резолюцией JD7 N1 XXIII Генеральной Ассамблеи MAC в Киото от 20 августа 1997 года заменяет систему FK5 с 1 января 1998 года. Оптическим аналогом ICRF — по той же резолюции MAC — назначается каталог Hipparcos, представляющий систему ICRF в оптическом диапазоне. Оси системы ICRP не связаны более с экватором и эклиптикой, а фиксированы относительно системы направлений на 608 квазаров (наиболее компактные 212 из них имеют среднюю неопределенность положения в 0.4 mas [25]), распределенных по всему небу со средней плотностью 1 квазар на 68 кв. град.

Столь низкая, к тому же неравномерная, плотность собственных носителей системы и практическая невозможность в большинстве случаев прямо воспользоваться их координатами является ее основным недостатком, преодолеть который лучше всего уплотнением системы путем распространения ее на звезды. Степень уплотнения определяется требованиями современных основных средств исследований, охватывающих диапазон звездных величин до яркостей 22"' - 25"\ и составляет, по умеренным оценкам, 1 объект опорной системы на 1 кв. минуту. Это означает, что система должна быть уплотнена в « 2.44 х 105 раз, считая от исходной плотности, образуемой 608 квазарами. Таким образом, проблему следует трактовать как необходимость выполнить независимое установление ЮЮ7 или ВСК в оптическом диапазоне, включив в программу наблюдений все доступные оптическим наблюдениям квазары. При этом опорная система должна быть равномерно представленной в любой исследуемой части неба и должна содержать о 1.5 х 10 звезд. Речь поэтому должна идти о новом независимом построении ВСК с опорой на слабые объекты оптического диапазона яркостью до 18ш и имеющие, в отличие от квазаров, заметные собственные движения. Каталоги Шррагсоз и ТусЬо лишь частично решают эту проблему, поскольку, во-первых, они распространены на звезды не слабее \2.7т, и, во-вторых, плотность каталога ЬИррагсоБ по вышеупомянутым требованиям должна быть увеличена примерно в 1200 раз — с 3-х звезд на квадратный градус до 3600. Кроме того, остается проблема преодоления ограниченности электронных средств регистрации изображений, следствием которой может стать двух- или трехступенчатость опорной системы.

Наилучшим путем для распространения 1СИР на объекты видимого диапазона излучения будет, по-видимому, применение орбитальных средств в оптимальном сочетании с наземными средствами наблюдений и их обработки. Построение оптимальных способов наведения космического аппарата и режимов автоматического управления сбором и обработкой данных, получаемых с помощью специально изготовленных телескопов, оснащенных электронными средствами регистрации изображений, может и должно заканчиваться разработкой специализированных ИСЗ. Опыт первого выполненного в орбитальных условиях метрологически строгого эксперимента ЬИррагсоБ свидетельствует об определяющей роли в этом поиске специалистов-астрономов: роли в выборе научных задач, в создании концепции и модели эксперимента, в обосновании инструментальных и компоновочных решений. Эта роль определяется также и тем, что редукция собранных данных эксперимента не может быть произведена без цифровой рабочей модели инструмента и без извлечения параметров движения космического аппарата (КА) и целевых параметров проекта из решения единой системы уравнений.

Проект АИСТ-СТРУВЕ, концепция которого предложена в 1986 году — за 2,5 года до запуска ИСЗ Hipparcos — преследует цель построения обширного каталога по идеологии ВСК. При удаче такого проекта его результатом непременно станет также Электронная Цифровая Карта Неба (ЭЦКН) как электронный аналог «Caite d'u Ciel». Оснащенная средствами доступа база данных подобного эксперимента в виде банка данных, содержащего метрические изображения площадок, покрывающих все небо, непременно будет создана в астрономии и будет играть важную роль в астрономических исследованиях XXI века. В Морской Обсерватории США уже реализуется наземный вариант ЭЦКН для южного неба [26]. Однако точность астрометрических и фотометрических характеристик звезд в наземном варианте значительно уступают их аналогам в варианте космическом.

Определение параллаксов в проекте АИСТ-СТРУВЕ производится по классической методике, примененной и в проекте Hipparcos и планируемой в проекте GAIA. Вывод параллакса по этой методике становится возможным как минимум из двух наблюдений объекта, выполняемых с интервалом в полгода. При этом параллакс звезды выводится из системы уравнений, объединяющей все наблюдения, на конечной стадии уравнивания как один из пяти астрометрических параметров данной звезды.

В проекте Межпланетной Солнечной Стереоскопической Обсерватории (МССО), предложенном в 1993 году [21, 27], появляется возможность определения параллакса из синхронных (одновременных) наблюдений методом прямой триангуляции с исключением эффектов, обусловленных движением как наблюдателя, так и объекта наблюдения. Этот же метод с базой, равной л/3а, где а — астрономическая единица, позволяет эффективно определять расстояния до всех детектируемых измерительной аппаратурой КА тел Солнечной системы.

Кроме того, при достаточном проницании и разрешении аппаратуры в рамках проекта МССО возможно вести эффективные наблюдения явлений микро-линзирования.

Таким образом, задача обоснования и разработки специальных средств и методов наблюдений в орбитальных условиях для построения ВСК, для определения положений тел Солнечной системы и для определения параллаксов близких звезд является актуальной и поэтому поставлена в настоящем диссертационном исследовании.

Цель диссертации состоит в научном обосновании программ экспериментов, в подготовке решений для выбора научно-технического облика измерительных средств, в моделировании отдельных процессов, реализация которых необходима для выполнения астрономических наблюдений на борту ИСЗ, и в численной оценке точности ожидаемых координатных, фотометрических и временных результатов.

Для достижения цели диссертации автором

• разработан принцип измерительного прибора, устанавливаемого на борту космического аппарата и служащего для измерения угловых расстояний между небесными объектами;

• выполнено моделирование процесса регистрации изображений астрономических объектов, получена оценка точности ожидаемых результатов, выполнено моделирование динамических свойств КА АИСТ-СТРУВЕ;

• построена геометрическая теория обработки наблюдений явления микролин-зирования для вывода параметров собственного движения линзирующего объекта по проекту «Межпланетная Солнечная Стереоскопическая Обсерватория (МССО)»;

• разработано и в соавторстве научно обосновано расширение программы проекта МССО путем включения ряда наблюдательных задач астрометрии и фотометрии, а также задач триангуляции тел Солнечной системы с учетом преимуществ пространственного расположения инструментов МССО;

• предложен способ и состав аппаратуры для выполнения автономного астрооп-ределения положения КА в проекте МССО;

Научная новизна работы заключается в следующем:

1). Впервые предложен принцип объединения двух симметричных телескопов в единый измерительный инструмент для выполнения астрономических наблюдений в условиях космоса. Принцип защищен авторским свидетельством на устройство для измерения дуг между небесными объектами, устанавливаемое на борту космического аппарата;

2). Впервые предложена методика использования прибора для наблюдения объектов при систематическом обзоре неба, а также для определения астрометри-ческих параметров яркого объекта, изображение которого технически невозможно получить в одном кадре с изображениями опорных звезд.

3). Предложены и обоснованы следующие положения концепции эксперимента АИСТ-СТРУВЕ по фундаментальному обзору неба:

• ортогональная (инитная) схема обзора неба, оптимальная для калибровки аппаратуры, и алгоритм обработки материала наблюдений;

• динамика симметрично компонуемого космического аппарата со специально выбранным тензором инерции, с исследованием области устойчивости движения в поле его геометрических и массовых параметров для осуществления оптимального способа сканирования неба;

• трехоконная схема компоновки телескопов для решения задачи разделения звездных полей, повышения проницаемости аппаратуры и для однозначного отождествления объектов по результатам наблюдений;

• возможность и необходимость выполнения эксперимента по идеологии Электронной Цифровой Карты Неба с сохранением метрологических свойств обзора, необходимых для построения ВСК;

4). Предложен состав аппаратуры и астрометрическая методика ее использования для решения навигационной задачи по определению пространственного положения КА в автономном режиме;

5). Научно обоснованы программа и компоновочный состав аппаратуры, а также методика ее использования для выполнения фундаментальных астрометри-ческих, фотометрических и триангуляционных наблюдений в условиях эксперимента МССО.

Практическая ценность работы.

1) Автором предложен и в сотрудничестве с соавторами разработан и доведен до окончания стадии эскизного проектирования проект эксперимента по космической астрометрии, который может быть использован Российским Космическим Агентством или другими агентствами. Проект поддержан в ГАО РАН и в других институтах, специализирующихся в области космических исследований — НПО ПМ (г. Красноярск), ЦУП ЦНИИМаш (г. Калининград Московской обл.).

2) Предложенный принцип работы бортового устройства для измерения дуг между небесными объектами может использоваться для решения целевых задач проекта и задач выполнения автономного астроопределения положения КА в различных экспериментах, включая МССО.

3) Предложенный принцип разделения объектов в полях зрения, совмещаемых в фокальной плоскости телескопа при сканировании неба, может быть использован в проектах глобальных обзоров неба, имеющих целью высокоточное определение положений небесных объектов, излучающих в едином или в различных диапазонах электромагнитных волн. Например, положения объектов, излучающих в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазонах, могут быть получены в единой системе, построенной в оптическом диапазоне.

4) Предложенный принцип наблюдения ярких небесных объектов, изображения которых невозможно получить одновременно с изображениями значительно более слабых звезд опорного каталога в одной экспозиции, возможно применить для высокоточных астрометрических наблюдений Солнца и ярких планет в орбитальных условиях.

5) Выполненное научное обоснование звездно-астрономических программ для проекта МССО можно использовать при создании специализированных КА для выполнения астрометрических и других видов наблюдений из точек либрации системы «Солнце — "барицентр Земля + Луна"».

Апробация работы. Основные результаты, полученные в диссертации, докладывались и получили одобрение в 1989 - 2000 годы в ГАО РАН и других институтах на научных семинарах, на Российских и международных конференциях, симпозиумах и коллоквиумах с публикацией в Трудах этих научных собраний, в том числе: на семинарах ИМВП (бывший ВНИИФТРИ, Менделееве»), кафедры астрономии СПбГУ, в ИТА РАН; на Симпозиумах MAC № 141 (Пулково, октябрь 1989 г.), № 156 (Шанхайская АО, КНР, сентябрь 1993 г.), № 166 (XXII Генеральная Ассамблея MAC, Гаага, август 1994 г.), № 179 (Институт Космического Телескопа имени Хаббла, Балтимор, Мэрилэнд, США, август 1996 г.), на Коллоквиуме в рамках Комиссии № 5 MAC "International Cooperation in Dissemination of the Astronomical Data", Пулково, июль 1996 г.); на Международной астрометрической конференции "Современные проблемы и методы астрометрии и геодинамики" (ИПА РАН, сентябрь 1996 г„), на IV съезде астрономического общества стран СНГ, (Москва, ГАИШ, ноябрь 1997 г.), на Международной конференции «Проблемы Пространства, Времени и Движения» (Санкт-Петербург, 22 — 26 июня 1998 г.), на Международной конференции памяти Георгия Гамова (Санкт-Петербург, 24-28 августа 1999), на Коллоквиуме 180 MAC (Вашингтон, март 2000 г.) и др.

Публикации и вклад автора. По теме диссертации автором получено авторское свидетельство и опубликованы 20 научных статей и 2 научно-технических отчета (1. О выполнении темы «АИСТ», 21 декабря 1995 г. и 2. о выполнении работ по договору «СТЕРЕОСКОП-2005», 24 ноября 1998 г.) утвержденных Ученым Советом Г АО РАН. Пятнадцать работ из списка выполнены в соавторстве.

В работах [3*, 4*, 5*, 6*, 14*, 15*] автором осуществлена постановка задачи, выполнена разработка одного из алгоритмов моделирования прохождения изображения звезды по ПЗС-модулю. В остальном участие всех авторов равноправное.

В работах [8*, 12*] общее руководство осуществлено И.М.Копыловым, разработка алгоритмов, программирование и расчеты принадлежат И.М.Копылову и Д.Л.Горшанову. Автор сформулировал цели этих работ и принял равное участие в их развитии, в дискуссии и оформлении.

В монографии [9*] автором написаны глава 1 и части глав 2, 8, 9, 12. Общее руководство осуществлено И.И.Катаевым, техническое руководство —

В.Н.Ершовым, общее редактирование — В.Н.Ершовым, И.И.Канаевым и И.М.Копыловым. В работах [11*, 16*] автором сформулирована постановка задачи, во всем остальном вклад всех авторов равноправен.

В работе [19*] участие авторов равноправное. В работах [17*, 20*, 21*, 22*] автору принадлежит постановка задачи, в остальном участие авторов равноправно. В выполнении работы [23 *] автором осуществлено общее руководство — при равноправном участии всех авторов. Начальная разработка вопроса об идентификации подвижных объектов осуществлена О.П. Быковым и М.С.Чубеем. В основном научные результаты этой работы отражены в работах [9*, 23*].

Вклад автора в развитие проекта АИСТ-СТРУВЕ состоит в предложении и обосновании концепции устройства для измерения дуг, защищенного авторским свидетельством, а также в формировании концепции эксперимента, в оформлении и организации темы АИСТ, в руководстве развитием этой темы с 1989 по 1994 годы, а в последующие годы в активном участии в разработке методики позиционных наблюдений из-космоса, в разработке телескопа и основных вопросов проекта в соавторстве.

Вклад автора в развитие астрономической части программы МССО состоит в предложении основной концепции расширения научной программы, в участии в разработке вариантов схемы основного и вспомогательного телескопов, в разработке методики применения предлагаемых приборов для навигационных целей. Автор предложил теорию вывода собственного движения линзирующего объекта из наблюдений с инструментами МССО. Автором предложена теория и программа применения методов триангуляции в проекте для определений параллаксов звезд и полного вектора положений тел Солнечной системы.

На защиту выносятся;

1). Бортовое устройство для определения дуг между небесными объектами с обоснованием метода сканирования неба по ортогональной схеме с тремя опорными точками и с алгоритмом астрометрической обработки наблюдений с этим устройством.

2). Концепция эксперимента для построения Внегалактической Системы Координат и Электронно-Цифровой Карты Неба с моделированием работы ПЗС

Введение 25 модуля мозаичного микрометра, с моделью разделения полей в трехоконной схеме компоновки КА АИСТ-СТРУВЕ.

3). Научное обоснование расширения программы МССО за счет программы наблюдений параллаксов звезд и тел Солнечной системы прямым триангуляционным методом; обоснование возможности выполнения наблюдений явлений микролинзирования в проекте создания Межпланетной Солнечной Стереоскопической Обсерватории (МССО) и теория обработки таких наблюдений; состав специализированной аппаратуры и методика ее использования для выполнения аст-рометрических и фотометрических наблюдений в условиях МССО по программам фундаментальных исследований и для автономного определения пространственного положения КА.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка 23 работ, отражающих содержание диссертации, выполненных автором самостоятельно и в соавторстве, и списка литературы из 98 названий. Текст изложен на 147 страницах, в тексте содержится 10 таблиц, 37 рисунков.

§4.6. ВЫВОДЫ ГЛАВЫ IV

Таким образом, на достигнутой стадии разработки проекта создания МССО, можно сделать заключение о том, что использование свойств пространства в окрестностях Лагранжевых центров либрационных гало в системе «Солнце — "барицентр Земля+Луна"» — технологически решаемая проблема. Создание МССО действительно позволяет построить устойчивую и работоспособную конструкцию стереоскопического инструмента с базой, равной а^Ъ , или ~ 259 млн км. Исследования Солнца в этих условиях в течение полуцикла солнечной активности могут дать принципиально новый материал наблюдений с воспроизведением трехмерности наблюдаемых структур и процессов.

Целенаправленное применение межпланетного стереоскопа для решения задач небесной механики, звездной астрономии, астрометрии и теоретической астрофизики позволяет получить материал наблюдений нового качества и значительного научного интереса.

Все это позволяет сделать вывод о целесообразности выйти на стадию поиска конкретных компоновочных решений, выработки стратегии развития, финансирования и создания МССО.

Заключение

134 актуальной программы сплошного обзора неба с последующим построением независимой реализации ВСК на миллисекундном уровне точности, и с построением электронно-цифровой карты неба, полной до объектов 18-20 звездной величины.

4. Использование двухтелескопного прибора в качестве высокоточного звездного датчика направления (или положения объекта на небесной сфере) позволяет осуществить высокоточное ориентирование и навигацию при выводе космических аппаратов в окрестности тригональных центров либрации по проекту создания МССО (Глава IV). Он же может быть применен для определения и контроля его базы. Это создает стабильные условия для последовательного применения принципа стереоскопии при определении трехмерного вектора положения практически всех тел Солнечной системы, изображения которых доступны измерению, методом прямой триангуляции. Необходимы всего два таких наблюдения, разделенные некоторым интервалом времени, для построения орбиты путем решения классической задачи Коши по начальным вектору положения и вектору скорости тела, относимым к моменту первого наблюдения тела.

Этот же стереоскопический принцип позволяет получить параллаксы звезд из синхронных наблюдений с концов базы. Особенно полезным будет применение этого принципа для определения параллаксов двойных и кратных звезд, поскольку при их определении исключается влияние движения как наблюдателя, так и объекта наблюдения. Сравнение такой системы параллаксов с системой тригонометрических параллаксов, вошедших в системы ИС6, ШррагсоБ, Тус1ю-1 и ТусЬо-П представит несомненный интерес.

Освоение пространства около центров либрационных гало для выполнения фундаментальных исследований в области астрономии, физики, небесной механики предоставляет хорошую перспективу для развития технологии и теории. Создание МССО может обеспечить получение новых интересных результатов наблюдений, включая такие своеобразные явления как микролинзирование.

СПИСОК РАБОТ, В КОТОРЫХ ОТРАЖЕНО СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ АВТОРА

1. М.С.Чубей. Устройство для измерения дуг между небесными объектами, установленное на борту ИСЗ. Авт. свид. SU № 1549361 А1. Бюлл. № 4149639.4042. Дата приоритета 19 ноября 1986.

2. М.С.Чубей. Двухтелескопный прибор для космической астрометрии. Сб.ЛОВАГО "Проблемы Исследования Вселенной", вып. 12, Проблемы построения координатных систем в астрономии. Л. 1989, стр. 245 — 252.

3. М.С.Чубей, В.В.Макаров, В.Н.Ершов, И.И.Канаев, В.А.Фомин. Решение задач фундаментальной астрометрии с помощью космических систем. Там же, стр. 252 — 265.

4. M.S.Chubey, V.V.Makarov, V.N.Ershov, I.I.Kanayev, V.A.Fomin, Yu.S.Streletsky,

A.V.Schumacher, A Proposal for Astrometric Observation from Space. 1990. In: Jay H.Lieske and Victor K.Abalakin (eds) Inertial Coordinate System on the Sky. Procced. IAU Symp. No.141, pp 77-80.

5. M.S.Chubey, I.I.Kanayev, V.V.Makarov, V.N.Yershov, A.E.Il'in, V.EMoklyak,

P.A.Shaklein, S.M.Golovanov, V.A.Zinkov, V.E.Chebotarev, V.N.Arbuzov, E.A.Ashurkov, V.A.Bartenev, G.A.Titov, Yu.L.Bulynin, O.V.Zagar, V.A.Malyshev, A.N.Nikitenko, Yu.D.Sergeev, Yu.B.Yermashkevich, A.V.Bakerkin, I.S.Gashkin, V.I.Yefimkin, A.N.Zakharov, I.V.Znamensky, V.E.Tolstonozhenko, V.N.Pochukayev, V.D.Kuskov, I.V.Biryukov, E.L.Novikova, A.A.Peshkin, 1993, AIST Project: Scientific and Technological Foundations. In: Ivan I.Mueller and Barbara Kolaczek (eds), Developments in Astrometry and Their Impact on Astrophysics and Geodynamics. Proceed. IAU Symp. No.l56, (Shanghai, 1992). Pp 415 — 420.

6. M.S.Chubey, V.S.Pashkov, I.M.Kopylov, T.R.Kiriyan, V.V.Nikiforov, S.V.Markelov, V.P.Ryadchenko, 1995. On the Registration System of the AIST-Project. In: Erik H0g and Kenneth Seidelmann (eds), Astronomical and Astrophysical Objectives of Sub-Milliarcsecond Optica! Astrometry. XXII GA IAU, Proceed. IAU Symp.No.166. (The Hague, 1994). Pp. 323-326.

7. М.С.Чубей. О проекте эксперимента с астрометрическим интегрирующим спутником-телескопом. Сб.: "Проблемы Исследования Вселенной", вып. 17, Развитие Классических Методов Исследования Вселенной, Санкт-Петербург, 1994, стр. 311 — 318.

8. I.M.Kopylov, D.L.Gorshanov, M.S.Chubey, 1995, Photometric Facilities of the

AIST Space Project. In: Erik H0g and Kenneth Seidelmann (eds), Astronomical and Astrophysical Objectives of Sub-Milliarcsecond Optical Astrometry. XXII GA IAU, Proceed. IAU Symp.No.166. (The Hague, 1994). Pp. 327 — 330.

9. В.Н.Ершов, М.С.Чубей, А.Е.Ильин, И.М.Копылов, Д.Л.Горшанов, И.И.Канаев,

Т.Р.Кирьян. Космическая астрометрическая система СТРУВЕ. Научное обоснование проекта. 1995. С.-Петербург, "Глаголь", 272 страницы.

10. М.С.Чубей, 1997, Космический астрометрический проект АИСТ-СТРУВЕ., Сб. «Современные проблемы и методы астрометрии и геодинамики.»

Труды конференции. (С.-Петербург, ИПА РАН, 23 — 27 сентября 1996 г.), с.55-62.

11. М.С.Чубей, Черницов A.M., Бордовицына Т.В., Федянин М.Р., Батурин А.П. " 1997, Решение задач идентификации ПЗС-измерений подвижных объектов в космическом астрометрическом проекте "СТРУВЕ". Там же, стр. 63-69.

12. I.M.Kopylov, M.S.Chubey, 1997, The volume of information expected in the Space Astrometry Project Struve. Proceed. "Intern. Cooperation in Dissemination of the Astronomical Data", Colloq. Comm. No.5 IAU, (Pulkovo, 2-9 July 1996). Baltic Astronomy, vol.6, 353, 1997.

13. Чубей M.C. 1996, Фундаментальная астрометрия в орбитальных условиях — современное состояние и перспективы Сб. "Роль наземной астрометрии в Post-Hipparcos период". Тезисы международной конференции в честь 175-летия Николаевской АО, 9-12 сент.1996, стр. 10-13.

14. Чубей М.С., Копылов И.М., Горшанов Д.Л. 1996, Космический астрометрико-фотометрический проект СТРУВЕ Сб. "Солнечная атмосфера во фраунго-феровых линиях". Тезисы конференции, Львов, 21 - 27 окт. 1996, стр. 18.

15. M.S.Chubey, I.M.Kopylov, D.L.Gorshanov I.I.Kanayev,, V.N.Yershov, A.E.Il'in, T.R.Kirian and M.G.Vydrevich. 1996, The AIST-STRUVE space project sky survey. In: Barry B.J.McLean, Danniel A. Golombek, Jeffrey J.E. Hayes and Налу E. Payne, (eds.), New Horizons from Multi-Wavelength Sky Surveys. Proceed. IAU S 179, held in Baltimore, USA, Aug., 26-30, 1996. Kluwer Ac.P., Dordrecht -Boston - London, p. 125-126.

16. M.S.Chubey, A.M.Chernitsov, T.V.Bordovitsyna, M.R.Fedianin, and A.P Baturin. 1996, Identification of "Movable Objects" in the Space Astrometry Project "STRUVE". A.Lopez Garcia et al. (eds), Proceed, of the IV International Workshop on Positional Astronomy and Celestial Mechanics, 389-302. 1998. Astronomical Observatory. University of Valencia. SPAIN.

17. М.С.Чубей, И.М.Копылов, А.Е.Ильин, Д.Л.Горшанов, А.Г.Буткевич,

A.Н.Грицук, А.В.Савастеня. 1998, Астрометрия и фотометрия в рамках проекта «Межпланетная Солнечная Стереоскопическая Обсерватория». Труды IV Съезда Астрономического Общества. ГАИШ, МГУ, М., стр. 103-109.

18. М.С.Чубей. 1998. О возможности определения геометрических параметров движения линзируюших объектов. Известия ГАО РАН, №213, с. 273-278.

19. E.ffifg, and M.S.Chubey. Proposal for a second Hipparcos. Highlights of Astronomy, vol. 9, p. 441, 1992.

20. М.С.Чубей, И.М.Копылов, Г.И.Ерошкин, Д.Л.Горшанов, А.Е.Ильин,

B.В.Пашкевич, А.В.Савастеня. Научно-технический отчет о выполнении работ по договору с ИСЗФ СО РАН по PICA НИР «СТЕРЕОСКОП-2005». 24 ноября 1998 г. ГАО РАН.

21. М.С. Чубей, В.М.Мусалимов, Н.М.Чашчевик, 1997. Определение областей устойчивости движения космического аппарата в пространстве его геометрических параметров. В Сб.: Проблемы пространства, времени, движения, том II. СПб., "Искусство России", 199, с.259-272

22. Grigoriev V.M., Papushev P.G., Chubey M.S., Kopylov I.M., Eroshkin G.I., Ilin A.E., Gorshanov D.L., Pashkevich V.V., Savastenya A.V., Tolchelnikova-Murri S.A. 1999. Solar physics, astrometry and photometry in the Interplanetary Solar Stereoscopic Observatory project. In: "Galileo back in Italy, II", Intern. Confer

1. Roeser, S. And Bastian, U., 1991. "PPM Star Catalogue". Astronomisches Rechen-1.stitut, Heidelberg. Spectrum Akademischer Verlag. Heidelberg.

2. S.E.Urban, T.E.Corbin, G.L.Wycoff, J.C.Martin, M.I.Zacharias, and D.M.Hall, 1998.

3. The AC 2000: The Astrographic Catalogie on the System Defined by the HIPPARCOS Catalogue. A.J., 115: 1212-1223, 1998 March

4. F. Van Leeuwen, 1997. The Hipparcos mission. RGO Preprint No. 288, December1997.

5. А.А.Токовишш. 1993. Неразделенные двойные звезды как источник ошибок впрецизионных астрометрических каталогах. Письма в АЖ, т. 19, № 7, 1993, с. 638-650.

6. М.В.Сажин, 1996. Фундаментальный предел точности астрометрических измерений. Письма в АЖ, 1996, том 22, №9, с. 643-647.

7. L.Lindegren and M.A.C.Perryman, 1996. GALA: Global astrometric interferometerfor astrophysics. Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 116, 579-595 (1996)

8. RJ.Allen, D.Peterson, M.Shao, 1996. Space Interferometry Mission: Taking the

9. Measure of the Universe. Sp. Telescope Scientific Inst. Preprint series No. 1094, October 1996.

10. Ulrich Bastian, Erik H0g, Holder Mandel, Andreas Quirrenbach, Siegfried Röser,

11. Cornelius Scalinski, Elena Schiibach, Walter Seifert, Stefan Wagner, Andreas Wicenec. 1996, DIVA: An Interferometric Minisatellite for Astrometry and Photometry. Submitted to Astron. Nachricht.: May 3, 1996.

12. W. O'Mullane and L.Lindegren. 1999. An object-orientated framework for GAIAdata processing. Baltic Astronomy, vol. 8, №1, p 57-72. 1999.

13. P.Merat, F.Safa, J.P.Camus, O.Pace and M.A.C.Perryman. GAIA: A leading step inthe understanding of the Galactic structure. Baltic Astronomy, vol. 8, №1, 1-24. 1999.

14. M.A.C.Perryman, C.L. Foden and A. Peacock. 1992. Optical Photon Counting using Superconducting Tunnel Junction. ESA, ESLAB 92/108.

15. Г.С.Косин, Л.И.Медведева, М.С.Чубей,. Склонения Солнца, Меркурия, Венеры и Марса по наблюдениям с вертикальным кругом Струве-Эртеля в Пулкове за 1956-1976 годы. Деп. ВИНИТИ № 2053-В88. 73 стр.

16. Г.Д.Батурина, К.Г.Гневышева, М.С.Чубей. Прямые восхождения Солнца, Меркурия, Венеры и Марса, полученные по наблюдениям с меридианным кругом Тепфера в Пулкове в 1961 г. Известия ГАО АН СССР №181.

17. The Hipparcos Mission. Prelunch Status, vols. I, II, III. ESA SP-llll, Paris, Cedex,1. France

18. The Space Telescope Observatory. 1982. NASA CP 2244.

19. M.A.C.Perryman (Introd., eds). 1985. Ad Astra: HIPPARCOS. ESA BR-24. Paris,1. Cedex, France.

20. В.В.Подобед, В.В.Нестеров. Общая Астрометрия. (§19 стр. 84, §21 стр. 103)1. М. "Наука", 1975.

21. Grigoryev V.M.,1993. Space-born solar stereoscope experiment in solar physics,1993. Solar Phys. V.148. P.386 391.

22. Inform. Bull. IAU, January 1995, No. 74, Resolution n° B5 with Annexe.1. Pp. 3 —18.

23. W.M.Folkner, P.Charlot, M.H.Finger, J.G.Williams, O.J.Sovers, X.X.Newhall, and

24. E.M.Standish, Jr., 1994. Determination of the extragalactic-planetary frame tie from joint analysis of radio interferometric and lunar laser ranging measurement. A&A, 287, p 279-289(1994).

25. Chopo Ma et al., 1998. The International Celestial Reference Frame as Realized by

26. Very Long Baseline Interferometry. A.J., 116: 516-546, 1998, July.

27. M. Feissel and F. Mignard, 1998. The adoption of ICRS on 1 January 1998: meaning and consequences. A&A, 331, L33-L36 (1998).

28. Gauss, F.P., Zacharias, N., et all. 1998. A New Astrometric Survey of the Southern Hemisphere. USNO. URL:http://anies.usno.navy.mil/ad/ucac/ucac-s.html.

29. V.M. Grigoriev, V.S.Konovalov, G.R.Uspensky, V.E.Chebotarev. "The designingof solar stereoscopic observatory". Proceeding SPIE , 1996, v.2804.

30. Забелина И.А. 1997. Оптический Журнал. 1997. № 7, с. 3.

31. Чучков Е.А. (Ред.) Интенсивность космических лучей в космическом пространстве. Данные наблюдений. М., 1989

32. В.Д Лекус, В.Э.Ровинский. Оценка устойчивости систем с запаздыванием.

33. Л.,"Энергоатомиздат", 1982.

34. M.G.Lattanzi, B.Bucciarelli, S.T.Holfeltz, and L.G.Taff. 1993. Astrometry with the

35. Fine Guidance Sensors. In: Ivan I.Muller and Barbara Kolaczek (eds), Developments in Astrometry and their impact on Astrophysics and Geodynamics,. IAU Symp. No. 156, Kluwer A.P. Dordrecht, Boston, London, 1993, pp. 47-58.

36. Robert E.Williams, et al., 1996. The Hubble deep field: observations, data reduction, and Galaxy photometry. A.J., vol.112, Number 4, Oct. 1996, pp. 1335-1389.

37. J.Kovalevsky, et al., 1997. The Hipparcos Catalogue as a realisation of the extragalactic reference system. A&A, 323, 620-633 (1997).

38. V.S.Kislyuk, S.P.Rybka, A.I.Yatsenko, and N.V.Kharchenko. 1997. Hipparcos extragalactic link by means of absolute proper motions of stars related to galaxies: Kyiv solution. A&A. 321, 660-664 (1997).

39. Microwave Anisotropy Probe (MAP). 1998, http://map.gstc.nasa.gov/

40. Д.П.Дума. Определение нуль-пунктов и периодических погрешностейзвездных каталогов. Киев, "Наукова Думка", 1974, (стр. 9-16).

41. В.В.Нестеров, А.М.Черепашук, ЕХШеффер (ред.), 1992. Космический Астрометрический эксперимент "ЛОМОНОСОВ". МГУ, 1992.

42. S.Roser, 1994, Reference Catalogues— Present Status and Future Prospects. In:

43. H.T. MacGilivray et al. (eds.) Astronomy from Wide-Field Imaging, 261-270.

44. L. Lindegren, M.A.C. Perryman. 1995. The GAIA Concept. In: Future Possibilityfor Astrometry in Space. ESA, SP-379.

45. W. O'MuIlane and L. Lindegren. 1999. An object-oriented Framework for GAIA

46. Data Processing. Baltic Astronomy, vol. 8, 1-24, 1999.

47. В.P.Аминов, Космич. Исслед., 1998, том 36, № 5, с 523 527)

48. В.А.Стержнев и др. Об исследовании динамики оптико-механических системс учетом упругости конструкции. 1991. В сб. Проблемы аналитической механики, устойчивости и управления движением, Новосибирск, "Наука", 1991, стр.264-271.

49. М.Л.Пивоваров. В сб. Навигационная привязка и статистическая обработка космической информации. М., "Наука", 1983, стр. 22-27.

50. М.В. Левский. Космич. Исслед., 1998, том 36, № 2, с. 189-199.

51. E.H0g. 1995. Astrometric Satellite with Sunshield. In: Future Possibilities for Astrometry in Space. Cambridge UK, 19-21 June 1995. ESA, SP-379, p263-265.

52. Ronald C.Stone, 1993, Recent Advances with the USNO (Flagstaff) Transit Telescope. In: I.I.Mueller & B.Kolaczek (eds.), Developments in Astrometry and Their Impact on Astrophysics and Geodynamics, IAU 1993, The Netherlands, pp 65—70.

53. P.RJorden, J-M Deltorn and A.P. Oaten, 1994, The non-uniformity of CCDs andthe effects of spatial undersampling. Royal Greenwich Observatory Preprint No.186. Contrib. to SPIE vol.2198, 1995.

54. Steeve B.Howell and William J.Merline, 1994. Application of a realistic model for

55. CCD imaging. Report and Contribution to Proceedings IAU-Symposium No. 167, The Hage, August 1994.

56. Andrew Buffington, Hugh S.Hudson, and Corwin H.Booth, 1990, A Laboratory

57. Measurement of CCD Photometric and Dimensional Stability. PASP v. 102, June 1990, pp.688 — 697.

58. E.Hoeg and L.Lindegren, 1993, A CCD Modulation Detector for a Second Hipparcos Mission. In: I.I.Mueller & B.Kolaczek (eds) Developments in Astrometry and Their Impact on Astrophysics and Geodynamics, IAU, 415-420, Kluwer A.P.

59. V.N.Yershov, A Focal CCD Micrometer for Astrometric Satellite. 2-nd Intern.

60. Workshop on Position Astronomy and Selest. Mech., Valencia, Nov. 1992. 6 p.

61. V. Nesterov, A. Gulyaev, K. Kuimov, A. Kuzmin, V. Sementsov, U. Bastian and S.

62. Nesterov V.V., Kislyuk V.S., Potter H.I., 1990. An Astrometric Catalogue of Four

63. Million Stars. In: Jay H.Lieske and Victor K.Abalakin (eds) Inertial Coordinate System on the Sky. Procced. IAU Symp. No.141, Kluwer A.P., 1990, Dordrecht/Boston/London, p. 482.

64. Robert Е. Williams, et al., 1996. The HUBBLE Deep Field: Observations, Data Reduction, and Galaxy Photometry. A.J., Vol. 112, Number 4, October 1996. P. 1335-1389.

65. Б.И.Власов, 1990. Построение системы положений звезд по наблюдениям вкосмосе. В кн.: Исследования в области измерений времени и частоты. М., 1990, сс. 69-82.

66. Б.И.Власов, 1994. Построение общей теории методов астрометрии. В кн.:

67. Всемирное время и координаты полюса, июль — сентябрь 1994. Бюллетень Е-79. М., Госстандарт, ИМВП. Стр. 25-31.

68. В.В. Макаров, 1991. Случайные погрешности астрометрических измерений вкосмосе с тремя опорными пунктами. В Сб.: Исследования в области измерений времени и частоты. ВНИИФТРИ, М., 1991, с. 118-125.

69. Л.С.Чесалин, Э. Цэвээний, Е.В.Лакутина, Е.В. Круковская, А.А. Озолин,, Д.А.

70. Иванов, 1996. Система сбора научной информации (ССНИ-ИКИ). Космич. Исслед., 1996, том 34, №4, с. 381-387.

71. Hiroshi Tomida, Hironori Matsumoto, tt al., 1997. Radiation Damage on X-Ray

72. CCDs and Restoration Technique for Space Astronomy. PASJ: Publ. Astron. Soc. Japan 49, 405-412 (1997).

73. David G. Monet, Conard C.Dahn, Frederick, J.Vrba et al., February 1992. AJ, v.103 (2). P. 638 665.

74. И.С.Кардашев, Ю.Н.Парийский, Н.Д.Умарбаева, 1973, Возможность прямыхизмерений расстояний во Вселенной радиометодами и «трехмерная» радиоастрономия. Изв. САО, т.5, 1973. с. 16-29.

75. Мерсов Г.А., 1975. Траектории спутника Солнца для радиозондирования околосолнечного пространства. В сб.: Определение движения космических аппаратов. М., Наука, 1975;

76. Э. Стирнс, 1966. Космическая навигация. Изд. МО, М. (Перевод с англ.)

77. А.Ю.Коган, Выбор орбиты ожидания при полетах по маршруту Земля—планета—Земля. В сб. Определение движения космических аппаратов. М.,1. Наука, 1975;

78. Hien Trong Nguyen, James Bock, Mark Dragovan, Brett Kornfeld and Jonas

79. Zmuidzinas. Scientific Case for a Millimeter-Wave Spectrometer for High Red-shift Galaxy Surveys. In: Proceedings of the Int. Mem. Gamov Conf., held at Aug. 23-27, Saint-Petersbourg. Astrophys.& Astron. Transactions, 2000. In press.

80. P.Merat, F.Safa, J.P.Camus, O.Pace and M.A.C.Perryman. 1999, GAIA: A leadingstep in the understanding of the galactic structure. Baltic Astronomy, vol.8, pp.l-24.

81. М.Ф.Субботин. Введение в теоретическую астрономию. М., 1968, стр. 465.

82. SOHO, http://sohowww.nascom.nasa.gov/

83. Ляпунов .1954. Собрание сочинений, т. I, изд. АН СССР, стр. 327-401

84. Э. Стирнс, 1966, Космическая навигация. Изд. МО. М., (Перевод с англ.),1966. Глава 6, стр. 196-209; стр.230, §6.4;

85. Chebotarev V. Е., Grigoryev V.M., Konovalov V.S., Papushev P.G., Uspensky

86. G.R The problem of Designing a Solar Stereoscopic Observatory. 1997, Phys. Chem. Earth, vol. 22, No.5. Pp.445-449

87. Н.Ф.Романтеев, Е.В.Хрунов, 1976, Астрономическая навигация пилотируемых космических кораблей. М., Машиностроение, 1976, стр. 9-10

88. Yeomans D.K., Chodas P.W., Keesey M.S. et al. April 1993. AJ, v. 105 (4). P.1547 1552.

89. В.И.Хейфец, 1975. Наведение космического аппарата при облете планеты. Всб.: Определение движения космических аппаратов. "Наука", М., 1975

90. Н.Ф.Романтеев, Е.В.Хрунов, 1976, Астрономическая навигация пилотируемых космических кораблей. М., Машиностроение.

91. П.А.Бакут, С.В.Шульц, 1998. Оценивание трехмерных координат точечногообъекта по космическим стереонаблюдениям. Космические исследоания, 1998, том 36, №4, с.407-416

92. Киселев А.А., Быков О.П, 1976. АЖ, т. 53, вып.5. С. 879 888.

93. Афанасьев B.JL, Додонов С.Н., Лоренц X., Теребиж В.Ю. 1988, Оптимальнаяапертура интегрирования при фотометрии протяженных объектов. Изв. САО, т. 26. С. 55 64.

94. William Е. Harris. April 1990. PASP, v. 102. P. 949 953.

95. Korsch D. 1977. Anastigmatic three-mirror telescope. Appl. Opt., 1977, Nr.8, p.2074 2077

96. Tsukanova G.I., Starichenkova V.D., 1997, Journ. of Optical Technology, vol. 64,1. Nr. 7, p. 64-67.

97. Philippe Fischer, Greg P. Kochanski, 1994. Optimal Addition of Images for Detection and Photometry. A J, vol. 107, Number 2, Febr. 1994, pp. 802-810.

98. Richard L. White and Jeffrey W. Percival, 1994. SPIE. vol. 2199. P. 703 713.

99. О.М.Ежов, 1998. Сравнительный анализ алгоритмов обнаружения звезд дляприборов ориентации с матрицами ПЗС. Оптический Журнал, том 65, №8, 1998, с. 56-60.

100. Albert Bijeoui, Yves Bobichon and Li Huang, 1996. Digital Image Compression in

101. Astronomy Morphology or Wavelets. Vistas in Astronomy, vol. 40, No. 4, pp. 587-594, 1996.

102. J.Manfroid, 1995. Stellar calibration of CCD flat fielding. A&A, November I,

103. Suppl. Ser. 113, 587-591 (1995).

104. А.Ф.Захаров, 1997. Гравитационные линзы и микролинзы. М., «Янус-К»1997.

105. Гуревич А.В., Зыбин К.П., Сирота В.А., 1997. УФН, т. 167. №9. С. 913 943.

106. Ramesh Narayan and Matthias Bartelmann, 1996. Lectures on Gravitational Lensing. Max-PIank-Inst. MPA 961 June 1996.1. Литература147

107. Sylvian Zylberajch,. 1995. Conference Proceedings Vol. 47, "Frontier Objects in

108. Astrophysics and Particle Physics", F.Giovannelli and G. Mannocchi (Eds.), SIF, Bologna, pp. 105- 120.

109. C. Alcock, R.A. Allsman, et al., 1998. The MACHO Project LMC Variable Star Inventory. VII. The Discovery of RV Tauri Stars and New Type II Cepheids in the Large Magellanic Cloud. AJ, 115: 1921-1933, 1998 May.

110. Gould A. 1994a, ApJ, 421, L71.

111. Gould A. 1994b, ApJ, 421, L75.

112. Paczynski, B. 1986, ApJ, 304,1

113. Hosokawa M., Ohnishi K., Fukushima T. and Takeuti M. 1995. "Astronomical and

114. Astrophysical Objectives of Sub-Milliarcsecond Opt. Astrometry", (E.H0g and P.K Seidelman eds.). IAU. Printed in The Netherlands. P.305 308