- •Предисловие
- •Введение
- •§ 2. Системы измерения времени
- •§ 3. Преобразования систем координат
- •§ 1. Постановка задачи
- •§ 10. Уточнение орбиты
- •§ 18. Лунно-солнечные возмущения в движении ИСЗ
- •§ 3. Зависимость сферических координат спутника от времени
- •§ 4. Условия видимости ИСЗ
- •§ 5. Кульминация спутника
- •§ 7. Прохождение ИСЗ через параллель пункта наблюдений
- •§ 8. Параллакс спутника
- •§ 9. Влияние аберрации
- •§ 10. Спутниковая рефракция
- •§ 4. Обработка фотографических наблюдений
- •§ 6. Допплеровские наблюдения
- •§ 8. Радиодальномерные наблюдения
- •§ 9. Лазерные наблюдения
- •§ 10. Обработка материалов регистрации времени
- •§ 12. Расчет яркости ИСЗ
- •§ 1. Общие сведения
- •§ 2. Синхронные и квазисинхронные наблюдения
- •§ 3. Космические геодезические построения
- •§ 5. Понятие об уравнивании и оценке точности космических геодезических построений
- •§ 6. Определение масштаба построений
- •§ 11. Основы проектирования космических геодезических построений
- •§ 1. Сущность динамических задач
- •§ 4. Учет резонансных возмущений
- •§ 3. Геофизические выводы, полученные на основе спутниковых наблюдений
- •Список литературы
- •Оглавление
7) кварцевые или атомные часы;
8)специа.1ьная бортовая ЭЦВМ;
9)фотокамеры д.1я съемки земной поверхности 11.1и поверх
ности планеты и для съемки звездного неба (при изучении гео
дезическими методами планет).
Данные о некоторых спутниках, использовавшихся для це
.·rей геодезии, приведены в табл. 3. Помимо специа.1ьных гсо
л.езических спутников в нее включены некоторые связные
спутники («Эхо-1 », «Эхо-2>>), наблюдения которых использова
:rись для решения геодезических задач.
§ 12. Расчет яркости ИСЗ
Для успешных наб.1юдений пассивных спутников необхо
димо уметь рассчитывать их яркость. Знать яркость спутника
надо для суждения о требусмой мощности камеры 11 д.1я вы бора режима ее работы.
Яркость (величину) звезды вычисляют как фующию осве
щенности, обусловленной ее излучением,
т= -14,13rn -2,50/gE. (IV.58)
Получаемое по формуле (IV.58) значение т относится к слу
чаю, когда звезда находится в зените, а наб.1юдатель на уровне
моря.
При зерка.1ьном отражении спутник, имеющий фор:-.1у шара,
создает освещенность
1 |
( |
Rs ) 2 |
Е0 |
, |
(IV.59) |
Е =-а |
- |
|
|||
4 |
|
г' |
|
|
|
где а- коэффициент отражения, Rs- радиус спутника, r' - расстояние до спутника, Е0 - освещенность, создавае:.tая Солн
цем.
Переходя к яркости т, при а= 1 получаем
т =-- - |
25 3"' - 5/g |
R, . |
(IV.60) |
|
' |
г' |
|
Формулы (IV.58) и (IV.60) не учитывают поглощения света |
|||
атмосферой. Между тем |
по причине |
поглощения |
происходит |
ослабление освещенности в х раз. Коэффициент х равен
Каула показал [3], что д.1я источника света вне атмосферы
и наблюдателя на уровне моря
с = 0,0090/..- 4 + 0,223,
где Л- длина световой волны.
140
Поиведем без выво:Lа еще одну формулу ;1.1я расчета ярко
•,'ТII спутника |
(3): |
|
|
|
|
|
|
|
|
т ==о т;-:;- |
2 |
1 |
2 |
|
-] |
Rs |
-] |
g sec z + fJ, (sec z -- 1)- |
|
,5 |
g З а0 |
- о |
g -h- + о |
||||||
|
|
|
_ 2 |
Sl sin р + (л- р) cos р |
(IV.бl) |
||||
|
|
|
|
• |
g |
|
л |
• |
|
г:Lе аокоэффициент |
отражения |
при |
диффузном |
отражении, |
|||||
11 =rcos z, р- фазовый |
|
угол |
спутника |
(уго.1 :-.1ежду |
вектора\IИ |
||||
спутникСо.1нце и спутникпункт), z - зенитное расстояние IICЗ, ~t- характеризует поглощение света атмосферой в зените.
Следует отметить, что зеркальное отражение у спутников, как нравило, преобладает над диффузным.
Если камера отс.1еживает движение спутника или выполня
ются наблюдения |
активного спутника, то |
освещенность в фо |
ка~ьной плоскости камеры будет равна |
|
|
|
Ek =: k (~уЕ, |
(IV.62) |
где D -диаметр |
}т.ействующего отверстия |
объектива, d - диа |
'viетр кружка рассеивания (порядка 20-30 MI<M), k - коэффи Itиент проницаемостн оптики, Е- освещенность при визуаль ных наблюдениях.
Ес:ш отележиванис выполняется в течение te~"' то практиче·
с1ш количество световой энергии, достигшее фотоп.1астинкн
1фотоn.1е11ки), будет равно
(IV.63)
Таким образом, эффективность с.1еднщей ка:-.rеры зависит в
нервую очередь от D2•
Если наблюдения выпо.1няются неподвижной камерой, то ·:!ффективное время выдержки tJФ можно представить формулой
|
d |
(IV.64) |
tф = - |
||
э |
Fw ' |
|
rде F - фокусное расстояние |
камеры, |
{1) - уг.1овая скорость |
персмещения изображения спутника.
На основании формулы (IV.63), подставляя в нее t~Ф· полу
чим
(IV.65)
откуда с.1едует, что эффективность неподвижной камеры зави
сит не только от D 2, но и от фокусного расстояния камеры.
141
Освещенность от активных ..:путников может быть вычислена
по формуле
1 |
(IV.66) |
Е =-e-csecz, |
|
,~ |
|
Привсде::-.1 также формулу, по которой |
может быть вычис |
лена предельная звездная ве.тичина, доступная д.1н наб.1юде
ний. в зависимости от действующего отверстия объектива ка
меры D и прол.о.1ж1пе.1ьности экспознщш t:
mL = - 1 -i- 5\gD -;- 2,15\gt. (l'v'.67)
Эта форму.'lа справед:тна д.1я п;Iаспшки (п.1енюi) высокой (но не наивысшей) чувствите.1ьности.
Вообще говоря, предельная звездная величина зависит так же от фокусного расстояния камеры. Причем с ero увеличением увеличиваются персмещения изображения, обусловленные тур булентными явлениями в атмосфере. С учетом этого обстоя те.1ьства и влияния фона неба Уипплом рекомендует формулу
mL = ms + 5\g F[cмj- 2,5\g d[c"]- 20,8. |
(IV.68) |
где ms- яркость ночного неба, выраженная в звездных вели
чинах |
на 1 сек2 (т,= 22m), d - диаметр |
изображения |
звездь1 |
||
(спутника) на фотоматериале. Значение |
d получают |
по |
фор |
||
муле |
|
|
|
|
|
|
d[см] = 0.2·10-3 |
+ 1,23-2тf·I0-5 +F- ·I0-4 • |
(I\".69) |
||
|
|
|
D |
|
|
где т= 1-2"- величина |
турбулентности. |
|
|
|
|
Практика наблюдений спутников свидетельствует о том, что |
|||||
яркие ИСЗ в бо.'Iьшинстве с.1учаев надо фотографировап |
при |
||||
высоте |
Солнца под горизонтом порядка |
12°, а слабыепо |
|||
рядка 18°, что обеспечивает достаточный контраст спутник
фон. Очень яркие спутники («Эхо-1 », «Эхо-2», PAGEOS) ус
пешно наблюда.'lись светосильной камерой при высоте Со.11ща под горизонтом 9-10°.
Упомянутые ограничения служат дополнительным свиде-
тельством преимущества освещения спутника .'!азерным лучом.
что позво.1яет наб.'Iюдать спутник ночью независимо от его
освещения Солнцем. В псрспективс возможны наб.'Iюдения в
дневное время, что потребуст выделения отраженного лазер
ного импульса с помощью фи.тыра.
Глава V
ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ КОСМИЧЕСКОй ГЕОДЕЗИИ
§ 1. Общие сведения
Методы наблюдений, рассмотренные в предыдущей главе,
доставляют ту или иную информаiLIIЮ, которая n конечном
счете служит для решения геодезических задач.
Геодезические задачи, которые решают с испо.1ыовшшем наблюдений искусственных и естественных небесных объектов,
подразделяют на геометрические и динu.мичсскuс. Геометриче ской задачей является построение пространственных геодези
ческих сетей посредством синхронных или i:вазисинхронных
наблюдений ИСЗ. В этом случае не требуется р3спо.1агать
точными значениями координат спутника, так как он нсполь
зуется как высокая подвижная визирная цель. Координаты до
статочно знать весьма приближенно, чтобы обеспечить наблю дения в заданный момент времени на двух или большем коли
честве станций. Аналогичным образом могут наблюдаться спе
циальные лампы-вспышки, установленные на стратостатах или
·самолетах, ракеты и другие подвижные визирные цели (ПВЦ).
В результате решения геометрических задач определяют взаимное положение пунктов в системе, задаваемой исходными
пунктами, например в системе некоторого рефсренц-эллипсоида. Особой проблемой при этом является .насштабированис кос
мических геодезических построений, д.1я которого нсоtiходимо
располагать одной или несколькими базисными сторонами
(пункт-пункт, пункт-спутник или спутник-спутник).
В динамических задачах космической геодезии непремен
ным условием является знание с наивысшей возможной точ·
ностью координат спутника, что возможно при наличии де
та.'Тьно разработанной теории его движения, достаточно точ
ной модели гравитационного поля и надежных данных о пара
метрах атмосферы и их изменяемости. Только при выполнении
указанных условий можно надежно учитывать разного рода
возмущения, приводящие к эволюции орбиты.
143