 |
Астронет: Л. В. Жуков/РПГУ им. А.И. Герцена Современная астрономия и методика ее преподавания http://variable-stars.ru/db/msg/1177124/13.html |
| << Предыдущая |
Методика преподавания темы "Современные космические исследования" на основании учебного пособия "Космический эксперимент HIPPARCOS"
Нефедьева А.И., Нефедьев Ю.А.
Казанский государственный университет,
Астрономическая обсерватория им.В.П.Энгельгардта,
Казанский государственный педагогический
университет
E-mail : star@dtp.ksu.ras.ru
Великое достижение науки - получение высокоточных астрономических наблюдений в космосе. При решении многих научных и прикладных задач, связанных с изучением движений и распределений в пространстве небесных тел, требуется создание инерциальной системы координат, то есть такой системы, которая не имеет никаких ускорений. Группа по созданию фундаментальных систем координат при Международном Астрономическом Союзе (МАС) разработала специальные рекомендации, которым должна удовлетворять инерциальная система координат. Этим рекомендациям удовлетворяет каталог внегалактических объектов, полученный на основе наблюдений на радиоинтерферометрах со сверхдлинной базой. Точность наблюдений, однородность системы, отсутствие ускорений вполне удовлетворяли рекомендациям МАС. Полученная система была принята как Международная небесная фундаментальная система (ICRS), но она дана в радиолучах. Для решения многих проблем астрономии требовалась инерциальная система в оптическом диапазоне волн. Еще в 60-ые годы двадцатого столетия были высказаны пожелания провести наблюдения многих звезд на космическом корабле. Для этого было предложено много проектов, образовано Европейское Космическое Агенство (ESA), которое в 1980 году приняло программу космических наблюдений Hipparcos, названный в честь древнегреческого ученого Гиппарха. В выполнении проекта участвовало много ученых из европейских стран. Множество фирм принимали участие в создании спутника, телескопа на нем и современного электронного оборудования. Был составлен предварительный каталог (Input Catalogue) из 120000 звезд. Планировался запуск спутника на геостационарную орбиту, но во время запуска не сработал мотор и спутник стал двигаться по эллиптической орбите, пришлось менять всю программу наблюдений. Вначале планировалась для связи со спутником лишь одна наземная станция, но пришлось открыть несколько добавочных. Спутник получал со станций файлы программных и фундаментальных звезд и файл специальных команд. Результаты наблюдений мгновенно высылались на Землю, где проходили предварительную обработку, чтобы можно было судить о качестве полученного материала. За положением спутника следили три гироскопа и в случае отклонения от заданного положения вводилась соответствующая коррекция с помощью небольших "толкателей". Точное положение телескопа в пространстве определялось по наблюдениям звезд на приспособлении - star mapper, от решетки которых свет от звезды модулирует и попадает в фотоумножители, где фотоны преобразуются в электрический ток, высылаемый на земную станцию. При наблюдении звезд проходящих через поля зрения телескопа (их два, угол между ними равен 58о), сигналы от звезд модулировались главной решеткой, расположенной в фокальной плоскости телескопа, имеющей 2688 параллельных щелей, и падал на катод JDT - своего рода фотоумножитель. Спутник сканировал небо по большим кругам, сохраняя постоянным наклон к направлению спутник-Солнце. Файлы программных звезд посылались через короткие промежутки времени. Каждый объект за 3 года наблюдался 100-150 раз. Для одиночных объектов определялись пять астрометрических параметров: положение (a, d), собственные движения (ma, md) и абсолютный тригонометрический параллакс (p). Для списка двойных и кратных звезд кроме пяти параметров определялись параметры, характеризующие двойную или кратную систему, в частности разделение звезд, разность их звездных величин, изменяемость компонент и др. Приложения к каталогу Hipparcos содержат информацию о двойных и кратных звездах, о переменных звездах, о наблюдениях тел солнечной системы.
Окончательная орбита спутника имела высоту в апогее 35900 км, в перигее 526 км, эксцентриситет орбиты 0,72. Спутник делал полный оборот вокруг оси за 2 часа, обращался вокруг Земли за 10 часов. Ось спутника прецессировала со скоростью 63о в сутки, делая полный оборот за 48,66 суток. Вследствие этих движений за 3 года были пронаблюдены звезды всей небесной сферы. При наблюдениях необходимо было иметь точные координаты спутника, чтобы бортовой компьютер мог делать наведения мгновенного поля зрения JDT на сигнал от звезды.
Для исследования телескопа и его работоспособности проводились наблюдения искусственных марок и звездообразных точек, помещенных внутри телескопа. Наблюдения проводились на больших кругах, описываемыми полями зрения телескопа. За полный оборот спутника вокруг Земли получали до 50000 отсчетов, по которым, зная приближенные координаты звезд, находили абсциссы звезд, затем связку из кругов, получаемую за один оборот спутника вокруг оси, усредняли, получали средний фундаментальный круг, определяли среднее начало отсчетов абсцисс, составляли соответствующие уравнения и находили параметры, характеризующие наблюдения и телескоп. Затем полученные поправки вносились в данные, объединялись все фундаментальные круги, составлялись уравнения, в которые входили поправки к нуль-пунктам отдельных больших кругов, определяли истинный нуль-пункт отсчетов абсцисс и находились из уравнений астрометрические параметры. Все вычисления проводились на сверх мощных компьютерах. В результате миссии Hipparcos были составлены два оптических каталога Hipparcos и Tycho. Эти каталоги можно считать абсолютными, так как они фактически не зависят от первоначального каталога HIC, который в результате обработки был значительно уточнен и ошибки координат в нем уменьшились с ±1,5" до ±0,3". Каталог Hipparcos имеет точность ±0,1 mas, Tycho - ±10 mas. Каталог Hipparcos был приведен к системе ICRS и фактически представляет оптическую международную небесную фундаментальную систему Hipparcos JCRS. Каталог Tycho дан в системе HIPPARCOS ICRS. Мы считаем, что наше пособие даст возможность студентам более полно и всесторонне изучить тему "Современные космические исследования" и получить представление о самых последних космических звездных каталогах.
| << Предыдущая |