Гренков С.А., Федотов Л.В. «Спектрально-селективная регистрация радиометрических сигналов с помощью многофункциональной системы» Труды Института прикладной астрономии РАН № 62, с. 3-9 (2022)

В настоящее время все радиотелескопы комплекса «Квазар-КВО» оснащаются новыми многофункциональными цифровыми системами преобразования сигналов. Работа каждого из каналов такой системы основана на цифровой обработке сигналов в программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС). При этом в системе предусмотрено удаленное перепрограммирование таких микросхем, что дает возможность заменить любую аппаратуру, предназначенную для преобразования сигналов на радиотелескопе, и обеспечить регистрацию сигналов не только при РСДБ-, но также при радиометрических и спектральных наблюдениях. С этой целью была разработана специальная прошивка ПЛИС для реализации спектрально-селективного метода регистрации радиометрических сигналов, который обеспечивает высокую точность измерений даже при наличии помех. Она загружается в ПЛИС любого канала многофункциональной системы, в результате чего этот канал без изменения аппаратной части преобразуется в модуль радиометрической регистрации сигналов.

Ипатов А.В., Ведешин Л.А. «Дистанционные, оптические и радиолокационные наблюдения за космическим пространством» Труды Института прикладной астрономии РАН № 62, с. 10-14 (2022)

Для дистанционных наблюдений за космическим пространством в СССР, США и др. странах в середине прошлого века были разработаны оптические и радиолокационные инструменты. В настоящее время в мире существуют две глобальные системы контроля космического пространства: российская и американская SPADATS, которые осуществляют наблюдения за всеми космическими объектами, в том числе за астероидами и кометами, представляющими угрозу человечеству. Российская система контроля космического пространства обеспечивает возможность слежения за всеми космическими объектами, используя показания системы раннего предупреждения о ракетном нападении, а также данные оптико-электронных средств космического мониторинга ГК «Роскосмос» и РАН. Особенно актуальным это направление стало в последнее десятилетие, в связи с засорением космического пространства фрагментами нефункционирующих космических аппаратов, образовавшимися в результате их разрушения («космическим мусором») и других космических объектов (астероидов, комет, метеоритов и др.), которые влияют на безопасность полётов искусственных спутников Земли, пилотируемых космических кораблей, орбитальных космических станций и автоматических межпланетных станций.

Курдубов С.Л., Маршалов Д.А., Мельников А.Е., Безруков И.А., Носов Е.В., Гаязов И.С. «Синхронизация часов станций с использованием наблюдений пульсара в Крабовидной туманности» Труды Института прикладной астрономии РАН № 62, с. 15-20 (2022)

Настоящая работа посвящена исследованию возможности осуществления высокоточной синхронизации удаленных часов на основе РСДБ-наблюдений гигантских импульсов пульсара в Крабовидной туманности. На основе проведенного анализа публикаций с результатами наблюдений PSR B0531+21 теоретически показана возможность использования этих импульсов для решения задачи синхронизации. В работе предложена методика обработки гигантских импульсов пульсара PSR B0531+21, обеспечивающий высокоточную синхронизацию часов удаленных пунктов наблюдений. Запланирован и проведен специальный сеанс наблюдений на 5 радиотелескопах РСДБ-сети «Квазар-КВО» в L-, S- и X-диапазонах частот. В соответствии с предлагаемым алгоритмом была выполнена обработка данных наблюдений. Произведено когерентное исключение влияния межзвездной среды с уточнением параметра ее дисперсии. Выполнен поиск гигантских импульсов в режиме обработки записей с отдельных радиотелескопов и последующее совместное определение разности моментов прихода импульсов на радиотелескопы методом кросс-корреляции. Была успешно апробирована предлагаемая методика синхронизации. В результате обработки данных наблюдений были задетектированы гигантские импульсы в L- и S-диапазонах частот. Среднее число детектируемых импульсов в L-диапазоне на радиотелескопах РТ-32 составило 36 импульсов в минуту и 12 импульсов в минуту в S-диапазоне на радиотелескопах РТ-13 соответственно. По мощным импульсам получены оценки величины межзвездной дисперсии. В результате кросс-корреляции сигналов отдельных импульсов с разных радиотелескопов вычислены расхождения часов станций. Проведена оценка точности предлагаемого метода синхронизации часов.

Родин А.Е., Федорова В.А. «Обобщенный метод треуголки и его применение для построения пульсарной шкалы времени» Труды Института прикладной астрономии РАН № 62, с. 21-28 (2022)

Пульсарная шкала является долговременной, единой, воспроизводимой и неуничтожимой для всех наблюдателей на Земле. Пульсары находятся вне Солнечной системы, поэтому они предоставляют единственную возможность независимой проверки шкал земного атомного времени, что невозможно при сравнении между собой только земных часов. Именно в этом, по мнению авторов статьи, видится главная ценность пульсарной шкалы времени. Работа посвящена методу отбора реперных пульсаров и построению высокостабильной и независимой от земных условий пульсарной шкалы времени. На основе данных пульсарного тайминга из проекта NANOGrav (North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves), предназначенного для поиска низкочастотного гравитационно-волнового фона, была решена задача составления рейтинга, выбора реперных пульсаров и построения на их основе групповой пульсарной шкалы времени. Специально для этого был разработан новый метод, так называемый «обобщенный метод треуголки», сочетающий два подхода: 1) попарное сравнение хода индивидуальных пульсарных шкал; 2) построение групповых шкал на разных подвыборках трёх пульсаров и сравнение хода полученных шкал между собой. Разработанный метод позволяет выявлять пульсары, обладающие худшей стабильностью на длительных интервалах. Ход полученной групповой пульсарной шкалы в пределах погрешности σ_ept=0.077 мкс совпадает с ходом шкалы TT(BIPM2017), относительная нестабильность на интервале 12 лет оценивается на уровне σ_z=(1.0±0.9)·10^–16. На основе величины относительной нестабильности получен верхний предел на относительную плотность энергии стохастического гравитационно-волнового фона, возникшего в ранней Вселенной, на уровне Ω_gh²=10^–13 на частоте 2.6·10^–10 Гц. Верхний предел амплитуды вариаций переменного гравитационного потенциала оценивается величиной Ψ_c∼10^–16 на той же частоте. Полученная разработанным в статье обобщенным методом треуголки величина относительной нестабильности групповой пульсарной шкалы является минимальной на момент написания статьи. Её дальнейшее улучшение связано с кардинальным улучшением точности хронометрирования.

Рудницкий А.Г., Запевалин П.Р., Мжельский П.В., Сячина Т.А., Щуров М.А. «Центр баллистико-навигационного обеспечения космических проектов АКЦ ФИАН» Труды Института прикладной астрономии РАН № 62, с. 29-34 (2022)

В Астрокосмическом Центре Физического института им. П.Н. Лебедева Российской академии наук ведутся работы по созданию единого универсального программно-вычислительного центра баллистико-навигационного обеспечения космических проектов. В перечень задач центра входят: расчеты, связанные с проектной баллистикой и высокоточным восстановлением орбит; программная реализация модели задержки для проведения корреляционной обработки данных наблюдений РСДБ, в том числе и наземно-космических; универсальный программный комплекс для планирования наземных и наземно-космических РСДБ-наблюдений. Центр баллистико-навигационного обеспечения космических проектов будет выполнять баллистическое сопровождение, планирование наблюдений и предоставление необходимой информации для обработки данных космической обсерватории «Миллиметрон». В перспективе функционал центра позволит осуществлять поддержку и любых других космических обсерваторий. На данный момент полностью разработана часть программно-вычислительного комплекса, относящаяся к проектной баллистике. С его помощью уже выполнены работы по расчетам номинальной орбиты космической обсерватории «Миллиметрон». Активно ведутся работы по созданию новой высокоточной модели задержки для корреляционной обработки РСДБ-наблюдений, разрабатывается программно-вычислительный модуль для точного восстановления орбит КА. В работе представлена информация о текущих результатах реализации алгоритмов и программных решений в рамках создания центра баллистико-навигационного обеспечения космических проектов.

Сячина Т.А., Запевалин П.Р., Мжельский П.В., Рудницкий А.Г., Щуров М.А. «Номинальная орбита космической обсерватории "Миллиметрон"» Труды Института прикладной астрономии РАН № 62, с. 35-39 (2022)

Космическая обсерватория «Миллиметрон» – десятиметровый раскрываемый и охлаждаемый космический телескоп миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов, особенностью которого является его работа в двух режимах: одиночного телескопа и наземно-космического интерферометра. Аппарат находится в активной стадии разработки и запустится в 2029 г. Цель проекта – изучение Вселенной: протопланетных дисков, ядер галактик, черных дыр, искажений реликтового излучения, космологических эффектов, а также решение ряда других задач, представляющих научный интерес. В процессе подготовки миссии одной из наиболее важных проблем стал выбор оптимальной номинальной орбиты для космического аппарата, которая удовлетворяла бы одновременно всем техническим требованиям и ограничениям, а вместе с этим в полной мере позволила бы решить все поставленные научные задачи. В работе представлено описание номинальной орбиты для обсерватории «Миллиметрон», которая была получена в лаборатории баллистико-навигационного обеспечения космических проектов АКЦ ФИАН. Была выбрана орбита вокруг точки Лагранжа L2 системы «Солнце–Земля», которая имеет ряд преимуществ для космической миссии, таких как отсутствие засветки зеркала и оптимальное (u,v) заполнение в режиме интерферометра. Основным критерием для выбора орбиты являются продолжительные и успешные наблюдения двух черных дыр M87 и SGR A*. В результате комплексного анализа и оптимизации параметров было показано, что эта орбита полностью удовлетворяет научным и техническим требованиям. Все вычисления, включая расчет эфемерид планет, гравитационного потенциала, производились на базе разработанного в лаборатории программного обеспечения. Следует отметить, что «Миллиметрон» станет первым наземно-космическим интерферометром, который будет выполнять наблюдения в окрестностях точки Лагранжа L2 системы «Солнце–Земля» на расстоянии 1.5 млн км от Земли.