Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

Труды Института прикладной астрономии РАН № 54. СПб.: ИПА РАН. 2020

 

Виноградова Т.А. «Необычное проявление возмущения Лидова–Козаи в группе Гильды» Труды Института прикладной астрономии РАН № 54, с. 3-10 (2020)

Исследовано действие механизма Лидова–Козаи в области группы Гильды, астероиды которой движутся в соизмеримости средних движений 3:2 с Юпитером. Исследование производилось с помощью численного интегрирования уравнений движения реальных астероидов. При этом использовалась простейшая динамическая модель, в которой учитывались возмущения только от Юпитера, движущегося по фиксированной эллиптической орбите. После исключения классических вековых возмущений было исследовано влияние механизма Лидова–Козаи на элементы орбит. В результате обнаружено, что максимум эксцентриситета и соответственно минимум наклона орбиты наблюдаются не при обычных значениях аргумента перигелия ω=90° и 270°, а в точках ω=0°,180°. При значении же ω=90°,270°, наоборот, имеет место минимум эксцентриситета и максимум наклона. Обычный для возмущения Лидова–Козаи характер изменения наклона и эксцентриситета сохраняется только для астероидов, большая полуось орбиты которых либрирует с относительно большой амплитудой.

Труды Института прикладной астрономии РАН № 54, с. 3-10 (2020) | Рубрика: 18

 

Грибанова М.С., Скурихина Е.А. «Прогноз параметров вращения Земли с использованием методов локальной аппроксимации» Труды Института прикладной астрономии РАН № 54, с. 11-20 (2020)

Приведено исследование применимости метода локальной аппроксимации для прогноза ПВЗ. Изложено краткое теоретическое обоснование метода локальной аппроксимации. Проведено тестирование различных возможностей алгоритма для поиска оптимальных условий при прогнозировании. На основании полученных результатов установлено, что наиболее точный и оперативный прогноз для координат полюса получается итерационным методом на опорном интервале в семь лет и с использованием размерности многомерного представления около 340 дней, для UT1–UTC на интервале в три года и 180 дней. Представлены результаты и их анализ на основании сравнения с данными, полученными в IERS, в Институте прикладной астрономии Российской академии наук (ИПА РАН), а также с данными лучших методов пилотного проекта IERS по комбинированию прогнозов ПВЗ (EOPCPPP, Earth Orientation Parameters Combination of Prediction Pilot Project) за период 2011–2015 гг. Точность краткосрочного прогноза до 10 дней для координат полюса близка к точности результатов годовых отчетов IERS 2016–2018 гг. и лучших методов EOPCPPP (менее 3 мс дуги): до 40 дней сопоставима по точности (лучше 8 мс дуги), в то время как точность прогноза до 90 дней несколько хуже. Среднесрочные и долгосрочные прогнозы всемирного времени уступают прогнозам IERS, но все же дают хорошие результаты. Главным достижением стало СКО прогноза на 1 день для всемирного времени. По данным за 2018–2019 гг. оно составило 0.08 мс, что ближе всего к точности прогноза IERS.

Труды Института прикладной астрономии РАН № 54, с. 11-20 (2020) | Рубрика: 18

 

Ермаков А.Н., Ковалев Ю.А. «Проект «РадиоАстрон». Калибровка космического телескопа в полете – автоматизация обработки измерений» Труды Института прикладной астрономии РАН № 54, с. 21-26 (2020)

Представлены первые результаты новой разработки, модернизации и внедрения автоматизированной системы массовой обработки телеметрической информации с калибровочными данными от космического радиотелескопа в полете в 2011–2019 гг. по наблюдениям радиоисточников в режиме одиночного телескопа в юстировочных сеансах – по радиометрическому выходу, после квадратичного детектирования. Система состоит из трех ключевых программ, обрабатывающих отклики трех видов сигналов в каждом поляризационном канале каждого диапазона. Это отклики на: 1) сканирование источника, 2) включение-выключение четырех внутренних калибровочных генератора шумового сигнала и 3) собственные шумы системы. При наблюдениях первичных калибровочных источников эти данные поступают на штатную телеметрию космического аппарата от радиометрических выходов бортовых интерферометрических приемников в диапазонах 6.2, 18 и 92 см, в каналах левой и правой круговых поляризациях. Результаты позволяют контролировать состояние космического радиотелескопа и его калибровку по потоку в режимах одиночного телескопа и наземно-космического интерферометра. Они могут также быть использованы в проекте «Миллиметрон» и в других будущих космических проектах.

Труды Института прикладной астрономии РАН № 54, с. 21-26 (2020) | Рубрика: 18

 

Зуев В.В., Павлинский А.В., Савельева Е.С., Ильин Г.Н., Быков В.Ю. «Анализ радиометрических измерений параметров атмосферы в периоды обледенения воздушных судов в районе аэропорта Санкт-Петербурга» Труды Института прикладной астрономии РАН № 54, с. 27-31 (2020)

Обледенение воздушного судна в полете является одним из неблагоприятных и потенциально опасных метеорологических явлений для авиации. Наибольшую опасность обледенение представляет для малоразмерных и беспилотных летательных аппаратов, для которых единственной защитой от обледенения является его своевременный и точный прогноз. Разработка новых методов прогнозирования возможного обледенения, в том числе автоматизированных методов на основе наземных наблюдений, требует подробного изучения метеорологических условий, при которых происходит его возникновение. В работе приведены результаты радиометрических измерений параметров атмосферы в районе аэродрома Пулково в условиях обледенения и при его отсутствии, рассмотрено их влияние на вероятность возникновения обледенения. Использованы данные собственных измерений общего влагосодержания атмосферы и температуры воздуха; а также данные о высоте нижней границы облачности и случаях фактического обледенения воздушных судов в полете, полученные от метеослужбы аэропорта Пулково. На основе полученных данных построены гистограммы распределения вероятности обледенения в зависимости от измеренных параметров атмосферы. Уточнены диапазоны температуры и влагосодержания атмосферы, при которых вероятность обледенения максимальна. Показано, что наибольшее количество случаев обледенения наблюдается при значениях общего влагосодержания в диапазоне от 0.7 до 1.1 г/см2, с максимумом распределения вероятности при Q = 0.71 г/см2. Все случаи обледенения наблюдались при температуре от –12 до 0°С без выраженной зависимости от высоты. Выявлено значительное увеличение количества случаев обледенения при высоте нижней границы облачности в диапазоне от 200 до 400 м. Полученные данные могут быть использованы как для уточнения критериев прогнозирования риска обледенения в автоматизированных прогностических системах, так и в качестве вспомогательных параметров в ручном составлении прогнозов.

Труды Института прикладной астрономии РАН № 54, с. 27-31 (2020) | Рубрика: 18

 

Ковалев Ю.А., Васильков В.И., Ермаков А.Н., Виняйкин Е.Н., Попов М.В., Согласнов В.А., Ларионов М.Г., Николаев Н.Я., Миронова Е.Н., Бургин М.С., Ковалев Ю.Ю., Войцик П.А., Лисаков М.М., Кутькин А.М., Алакоз А.В., Шахворостова Н.Н., Белоусов К.Г., Коваленко А.В. «Проект «РадиоАстрон». Калибровка космического телескопа в полете в диапазонах 6.2, 18 и 92 см в 2015–2018 гг.» Труды Института прикладной астрономии РАН № 54, с. 32-39 (2020)

Представлены результаты мониторинга радиометрических измерений в юстировочных сеансах, выполненных относительно первичных калибраторов по потоку, – остатков Сверхновых Кассиопея-А и Крабовидная туманность. Данные обработаны новой автоматизированной системой, предназначенной для обработки и калибровки параметров космического радиотелескопа по данным юстировочных сеансов. Для каждого диапазона получены эквивалентные спектральные плотности потока излучения системы и калибровочные амплитуды восьми внутренних генераторов шумового сигнала (основные и резервные, Ян) для использования при калибровках наземно-космического интерферометра в каналах левой и правой круговых поляризаций. Анализ показывал, что в пределах погрешности измерений все калибровки были стабильны в исследованный 4-летний период, а температуры собственных шумов космического радиотелескопа во всех диапазонах – близки к измеренным в первые два года полета.

Труды Института прикладной астрономии РАН № 54, с. 32-39 (2020) | Рубрика: 18

 

Куделькин А.А. «Об аппроксимации влажной тропосферной задержки в зените случайным блужданием» Труды Института прикладной астрономии РАН № 54, с. 44-51 (2020)

Одна из важнейших проблем обработки данных космической геодезии – учет некоторых быстро меняющихся параметров, в том числе флуктуаций влажной части тропосферной задержки в зените (ZWD, Zenith Wet Delay). Учет данного параметра особенно важен при анализе данных РСДБ и ГНСС. Стандартным методом обработки данных параметров является аппроксимация некоторым стохастическим процессом, чаще всего случайным блужданием. Цель данной работы – вычисление параметра случайного блуждания для моделей с трендом и без тренда по результатам наблюдений радиометра водяного пара (РВП) за 2019 г. для станций «Светлое», «Зеленчукская» и «Бадары», а также анализ качества модели. Для оценки параметра случайного блуждания применялись методы Калмана и коллокации – для моделей без тренда и с трендом соответственно. Для ускорения вычисления оценок в случае модели с трендом был предложен алгоритм быстрого решения линейной системы с матрицей специального вида, представляющий собой модификацию известного метода прогонки. Наконец, для проверки качества полученной оценки использовалось сравнение спрогнозированного значения ZWD со значением, полученным РВП. В статье вычислена оценка параметра нормального случайного блуждания стохастической части ZWD для моделей случайного блуждания с трендом и без тренда для станций «Светлое», «Зеленчукская» и «Бадары» по результатам РВП-наблюдений. Методом Шапиро–Уилка, а также визуально проверено соответствие данных и модели. Показано, что нормальное случайное блуждание является достаточно грубым приближением и достоверно описывает данные лишь в тех случаях, когда значения ZWD малы. Кроме того, установлено, что модель блуждания с линейным трендом на коротких интервалах дает более точное приближение, чем модель без тренда.

Труды Института прикладной астрономии РАН № 54, с. 44-51 (2020) | Рубрика: 18

 

Кузнецов В.Б. «Метод определения прямолинейной орбиты для тела, движущегося в плоскости эклиптики» Труды Института прикладной астрономии РАН № 54, с. 52-62 (2020)

Работа посвящена определению прямолинейной орбиты по трём наблюдениям для тел, движущихся в плоскости эклиптики. Этот частный случай, когда наблюдаемое тело и наблюдатель движутся в одной плоскости, является наиболее трудным для исследований прямолинейного движения. В исследовании рассматриваются траектории 2-го рода, т. е. проходящие через афелий орбиты. Они соответствуют прямолинейно-эллиптическому движению. Такие траектории можно разделить на два возможных случая группировки наблюдений относительно момента прохождения афелия. Также рассматриваются траектории 1-го рода, т. е. не проходящие через афелий орбиты. Они могут соответствовать всем типам прямолинейного движения (эллиптическому, параболическому и гиперболическому). Целью данной работы явилась разработка метода, позволяющего определять орбиту при любом распределении наблюдений на траекториях обоих родов. Предлагаются системы трансцендентных уравнений, удовлетворяющих как эллиптическому типу движения (по траектории второго рода) наблюдаемого тела, так и всем типам (по траектории первого рода). На базе имеющейся системы уравнений строится целевая функция, минимум которой представляет собой искомое решение. Описывается методика для поиска границ двумерной области возможных решений. Минимум целевой функции находится с помощью метода Дэвидона–Флетчера–Пауэлла. Из двух возможных решений выбирается взаимосогласованное, с наилучшим представлением наблюдений. Представленные в данной работе методы иллюстрируются определением модельных прямолинейных орбит эллиптического и гиперболического типов.

Труды Института прикладной астрономии РАН № 54, с. 52-62 (2020) | Рубрика: 18

 

Медведев Ю.Д., Булекбаев Д.А. «Определение орбиты небесного тела» Труды Института прикладной астрономии РАН № 54, с. 63-70 (2020)

Описаны основные этапы определения орбиты небесного тела по его наблюдениям. Выявлены основные трудности, которые могут возникнуть при уточнении орбиты исследуемого тела. Отмечено, что определение орбиты можно рассматривать как краевую задачу, где краевыми условиями являются наблюдения небесного тела. Определение первоначальной орбиты выполнено по формулам, специально разработанным Ю.В. Батраковым для орбит ИСЗ. Приведен пример расчета орбиты ИСЗ. Дана схема вывода основных формул улучшения параметров орбиты. Обращает на себя внимание возможность быстрого роста значений элементов матрицы изохронных производных, элементами которой являются частные производные от текущих параметров движения по их начальным значениям (матрицант) при их вычислениях на большие интервалы времени. Для устранения этой особенности предложено использовать свойство матрицанта, которое заключается в том, что произведение матрицантов, вычисленных на подынтервалах, равно значению матрицанта на интервале. Отмечено, что если используется одношаговый метод интегрирования, то оптимально сократить длину подынтервала интервала до минимально возможного – до длины шага интегрирования уравнений движения. Численные эксперименты показали, что использование такой схемы вычисления матрицанта позволяет значительно сократить время вычисления при уточнении орбиты. Отмечается также, что выбор эпохи начальных параметров орбиты позволяет повысить обусловленность нормальной системы уравнений, получаемой при улучшении орбиты.

Труды Института прикладной астрономии РАН № 54, с. 63-70 (2020) | Рубрика: 18

 

Шамов А.О. «Уровень рельсового пути антенн радиотелескопов РТ-32 комплекса «Квазар–КВО»» Труды Института прикладной астрономии РАН № 54, с. 71-74 (2020)

Представлены результаты измерений уровня рельсового пути антенн радиотелескопов комплекса «Квазар–КВО» с диаметром главного зеркала 32 м (РТ-32) и анализа динамики изменений уровня рельсового пути с течением времени. От состояния поверхности рельсового пути зависит износостойкость элементов конструкции РТ, связанных с перемещением по азимуту. Кроме этого, в случае неудовлетворительного состояния рельсового пути пространственное положение угломестной оси РТ будет отягощено систематической ошибкой, причем в каждом положении РТ по азимуту она будет иметь разное значение. В связи с этим для определения, в частности, высотной составляющей данной систематической ошибки были произведены вычисления уровня угломестной (УМ) оси РТ-32 в зависимости от азимутального положения. В результате для каждого РТ-32 радиоинтерферометрического комплекса «Квазар–КВО» была определена величина систематической ошибки высотного положения УМ оси, а также диапазон, в пределах которого она меняется при перемещении РТ по азимуту. Анализ показывает, что уровень рельсового пути РТ-32 со временем ухудшается, что отражается на росте такого параметра, как стандартное отклонение уровня рельсового пути РТ. При значительных перепадах высот в зонах работы радиотелескопа при азимутальном движении механизмы азимутального движения, рельс и основание РТ подвергаются аномальным нагрузкам, приводящим к преждевременному износу.

Труды Института прикладной астрономии РАН № 54, с. 71-74 (2020) | Рубрика: 18