Тематические рабочие группы > Исследования астероидов и спутников планет
Уточнение орбит астероидов, что покрывают звезды
ctac:
Я завел эту тему еще неделю назад в рассылке pokrytie:
Вот как выглядело мое первое сообщение:
"Доброго времени суток всем наблюдателям!
Есть у меня одна хорошая идея и вот хочу узнать насколько она реализуема при
наших возможностях ;)
Идея: Проводить астрометрические наблюдения астероидов в предверии покрытий
звезд, чьи полосы покрытия пройдут по РФ для уточнения элементов орбиты,
соответственно и самой полосы :). Это позволит проверить наши возможности в
астрометрике и стать более независимыми от наблюдений, проводимых за бугром. Как
говориться, соседа легче пихнуть, чем далекого незнакомца)))
Что у нас есть: очень хорошая программа izmccd и 14" MEADE c ПЗС-матрицей
ST-2000XM.
Описание первых результатов астрометрии астероидов:
http://www.kadar.ru/forum/index.php?topic=28.0
Страница программного обеспечения: http://izmccd.puldb.ru/izmccdrus/index.htm
Жду критики и предложений ;)
Успехов!"
ctac:
Затем завязалась переписка с Алексеем Лосюком:
"Идея, конечно, замечательная. Мы с Игорем Виньяминовым давно мечтали
научиться уточнять элементы орбит астероидов, как это делает Престон.
В настоящее время после того, как мы обнаруживаем покрытие, полоса
которого предположительно проходит вблизи нашего наблюдательного
пункта, мы отправляем Престону просьбу уточнить орбиту астероида.
Престон не только заново обрабатывает исторические наблюдения данного
астероида, но и включает в обработку новые наблюдения - на
20-сантиметровом длиннофокусном рефракторе во Флагстаффе (FASTT,
http://www.nofs.navy.mil/about_NOFS/telescopes/ ). Однако наблюдения там
ведутся лишь для первых 2 тысяч астероидов из 284 тысяч
зарегистрированных. Денис Денисенко писал:
DD> Причем наблюдения возможны
DD> только в меридиане, то есть на больших элонгациях (несколько месяцев до
DD> противостояния и несколько после). А покрытия иногда происходят и ближе
DD> 90 градусов от Солнца.
После уточнений Престона погрешность положения полосы покрытия
сокращается столь существенно, что вероятность покрытия внутри
предсказанной полосы может достичь 50-99 процентов. После таких
уточнений можно смело грузить телескоп в машину и ехать в полосу.
Таким образом нам за 3 года удалось пронаблюдать 3 покрытия,
уточнённых Престоном. Сложилось впечатление, что результатам его
вычислений можно доверять.
Однако бОльшую часть покрытий нам приходится отбрасывать из-за
больших погрешностей в элементах их орбит и, как следствие, ничтожно
малых вероятностей покрытия.
Конечно, если бы наладить предлагаемые Вами прецизионные наблюдения
астероидов, то количество успешных наблюдений покрытий возросло бы на
порядок.
Что для этого нужно делать? Если не ошибаюсь, следующее:
1. Периодически составлять списки покрытий, полосы которых
предположительно пройдут через заданные наблюдательные пункты. Это мы
более-менее умеем делать.
2. Наблюдать покрывающие астероиды на Вашем инструменте. Чтобы достичь
хорошей точности, наблюдений нужно проводить довольно много: десятки,
если не сотни экспозиций, разделённых некоторым интервалом времени
(чтобы астероид успел сместиться среди звёзд). На это может
потребоваться несколько ночей наблюдений.
3. Определение координат астероида по полученным снимкам. При этом
привязка должна производиться по звёздам каталогов Гиппарх и UCAC2:
только они обеспечивают точность, необходимую для решения данной
задачи.
4. Вычисление орбит элементов астероидов по программе OrbFit; для
этого потребуется привлекать старые наблюдения (где их брать?).
5. Расчёт уточнённых обстоятельств покрытий.
6. Собственно наблюдения.
В чём могло бы состоять наше участие? Пункты 1, 5 и 6 мы худо-бедно
освоили. Если потребуется большое количество компьютерного времени на
высокопроизводительных машинах, то его мы можем получить: в
Воронежском университете есть мощный кластер.
В решении задачи второго пункта нам участвовать труднее: живём в
Воронеже (это около 500 км от Москвы). Могли бы приезжать только во время
отпусков, однако возникла бы проблема жилья.
Третий пункт мы тоже могли бы освоить при необходимости (если Игорь
Измайлов и дальше разрешит пользоваться своей программой). Однако в
этом, наверное, будет мало смысла: на передачу изображений в Воронеж
уйдёт, вероятно, больше времени, чем на их обработку на компьютере...
По четвёртому пункту мы тоже ничего не умеем делать. Вероятно,
вычисление элементов орбит астероидов - дело трудоёмкое, так как
включает большое количество "ручного" труда: ведь каждому замеру
положения астероида нужно приписать определённый вес, который зависит
от погрешности инструмента, применявшегося в наблюдениях, и
погрешности использованного звёздного каталога. Однако первое время
можно было бы попросить выполнять эту работу Престона: он человек
безотказный.
Сейчас у меня всё свободное время уходит на решение пунктов 1 и 5.
Однако время, наверное, можно было бы перераспределить, если выполнять
меньше расчётов покрытий, но добиться бОльшей точности вычисления.
Сообщите, пожалуйста, чем мы могли бы помочь в претворении Вашей идеи
в жизнь.
С уважением,
Алексей Лосюк,
г. Воронеж
"
ctac:
И вот, его письмо за вчера...
"KS> Скорее всего пересылать в сыром виде материал мы конечно не будем, а
KS> вот полученную астрометрику, вполне можно транспортировать по сети
Конечно. Если привести её к какому-то стандартному виду...
KS> Я так и думал, что бы пересылать ему астрометрику, а он пускай
KS> посчитывает, хотя это не очень красиво, лучше попробовать освоить
KS> самим этот этап со временем.
Ничего; Престон переживёт, он товарищ отзывчивый. ( Похоже, он
имеет свободные "производственные мощности". На это соображение
наводят два факта. Во-первых, на вычисление элементов орбиты одного
астероида у него уходит не более часа (вероятно, процесс максимально
автоматизирован). Во-вторых, когда прошлой зимой Манек (который взял
на себя обязанность предвычислять покрытия для Европы) перестал
выкладывать свои обновления (какие-то у него были тяжёлые семейные
обстоятельства), Престон написал нам следующее:
>> Since Jan Manek has
>> usually done the updates for European events I do not compute updates
>> for most European events. However, I am willing to compute updates for
>> most any event that you request... just ask.
По-моему, это означает что-то вроде:
>> Манек должен был делать обновления для европейских
>> покрытий, я не вычисляю обновления для большинства европейских
>> событий. Однако я желаю вычислять обновления для большинства тех
>> случаев, когда Вы просите... только попросите.
После этого я его просил уже много раз - и ни разу он не отказал и не
задержал ответа (всегда выполняет просьбы в день обращения).
Хотя учиться выполнять эту работу самостоятельно нам, конечно, тоже
необходимо.
Когда же можно будет попробовать уточнить обстоятельства какого-нибудь
покрытия с помощью Вашей астрометрии?
19 июля, к примеру, ожидается покрытие с неплохими условиями: звезда
10.4 m, астероид (2091) Sampo имеет диаметр 30 км и блеск 15 m; его
элонгация - 158 градусов. Сейчас эллипс ошибок астероида оценивается
в 104.5 на 72.2 миллисекунды дуги. Это приводит к тому, что среднеквадратичная
погрешность положения полосы составляет 186 км, а вероятность покрытия
в середине полосы - всего 9.5 процента. Ехать в полосу, конечно, нет
никакого смысла.
Если бы провести серию измерений на Вашем инструменте и при этом
погрешность одного измерения составила бы в среднем 50 миллисекунд
(как в экспериментах Игоря Измайлова), то после трёх ясных ночей
наблюдений (в среднем по 8 экспозиций за ночь) можно было бы получить
погрешность серии измерений в корень из 25, то есть в 5 раз меньше -
10 миллисекунд. Это привело бы к уменьшению среднеквадратичной
погрешности положения полосы до 57 км и увеличению вероятности
покрытия в середине полосы 30 процентов.
С уважением,
Алексей Лосюк"
Тут уже есть конкретные предложения - их мы и будем пытаться осуществить ;)
Алексей Лосюк:
Интересный ответ на предложение Станислава Короткого прислал 18 июня в рассылку pokrytie (http://groups.yahoo.com/group/pokrytie/ ) автор программы предвычисления покрытий LinOccult Андрей Плеханов (http://andyplekhanov.narod.ru/ ). Цитирую:
"Дело не в астрометрии перед покрытием, а в набранной статистике наблюдений. Астрометрию можно найти в Интернете, а вот обработка этой астрометрии составляет сложную творческую задачу. Престон и Манек в телескоп не смотрят, а берут уже готовые результаты. Если у нас появится человек, готовый делать уточнения, это будет здорово. Замечу, кстати, что для примерно 1000 астероидов существуют уточнения и элементы орбиты в них достаточно точные. Поэтому для таких астероидов нет необходимости делать дальнейшие уточнения. Престон и Манек делают их потому, что программа WinOccult может рассчитывать полосу, только если элементы орбиты заданы на момент уточнения или на некоторые другие конкретные даты. Для программы LinOccult такого ограничения нет, поэтому если необходимо рассчитать точную полосу покрытия для такого астероида, можно просто взять элементы орбиты из какого-либо старого уточнения для него".
Не со всеми утверждениями Андрея я могу согласиться. Он пишет:
AP> Дело не в астрометрии перед покрытием, а в набранной статистике наблюдений.
AP> Астрометрию можно найти в Интернете, а вот обработка этой астрометрии
AP> составляет сложную творческую задачу. Престон и Манек в телескоп не
AP> смотрят, а берут уже готовые результаты.
Престон и Манек берут как готовую (историческую) астрометрию, так и просят астрономов прислать новые наблюдения. Новые прецизионные наблюдения необходимы по двум причинам. Во-первых, надо уточнить положение астероида на время, более близкое к покрытию; тогда положение астероида в момент покрытия будет известно с бОльшей точностью. Во-вторых, старые наблюдения обрабатывались с использованием старых и неточных звёздных каталогов, а заново обрабатывать их с использованием каталогов Гиппарх и UCAC2 никто не собирается.
AP> Замечу, кстати, что для примерно
AP> 1000 астероидов существуют уточнения и элементы орбиты в них достаточно
AP> точные. Поэтому для таких астероидов нет необходимости делать дальнейшие
AP> уточнения. Престон и Манек делают их потому, что программа WinOccult может
AP> рассчитывать полосу, только если элементы орбиты заданы на момент уточнения или
AP> на некоторые другие конкретные даты.
Это не совсем так. Когда Престон решает сам выполнить уточнение (или если его просят это сделать), то примерно за месяц до покрытия выполняет расчёт элементов орбиты астероида. Потом - за несколько дней до покрытия - он заново обрабатывает имеющийся ряд наблюдений астероида с возможным привлечением новой астрометрии и обновляет свои уточнения. Манек делает повторное уточнение ещё позже (бывает, что за несколько часов до покрытия), что создаёт определённые трудности при подготовке выезда наблюдателей в полосу. При этом полоса покрытия, как правило, сдвигается по сравнению с предыдущими уточнениями, а погрешность чаще всего уменьшается, так что смысл в этой работе есть.
Например, 17 июня Престон выложил на свой сайт уточнения для обстоятельств 30 покрытий на период с 20 по 25 июня, которые уже были им опубликованы в мае. Неделю спустя он повторно уточнит покрытия на 26 июня - 1 июля и т. д.
Вот пример, показывающий, что Престон привлекает новые наблюдения. Возьмём последнее видимое в центре России покрытие - астероидом (483) Seppina 19 июня 2005 г. Престон 19 мая 2005 г. опубликовал элементы орбиты Seppina, которые основывались 665 наблюдениях за период с 05 марта 1902 г. по 05 июня 2004 г. Одновременно он, очевидно, послал запрос Рону Стоуну. Потому что 11 июня на сайте Престона появились новые элементы орбиты Seppina - с использованием уже 668 наблюдений с 05 марта 1902 г. по 23 мая 2005 г.
AP> Для программы LinOccult такого ограничения нет,
AP> поэтому если необходимо рассчитать точную полосу покрытия для такого астероида,
AP> можно просто взять элементы орбиты из какого-либо старого уточнения для него.
Благодаря программе LinOccult мы теперь действительно имеем возможность использовать старые элементы орбит, вычисленные Престоном и Манеком (что я Андрею в своё время и предложил). Но подобные предвычисления, во-первых, менее точны, чем выполненные по свежим элементам орбиты. А во-вторых (что очень существенно) мы не можем указать для таких покрытий эллипс ошибок - а следовательно, лишаем наблюдателя существенной информации о вероятности покрытия в той или иной точке.
Поэтому предложение Станислава Короткого мне представляется весьма ценным (если оно будет реализовано). Наладив собственную астрометрию, мы могли бы увеличить на порядок количество наблюдаемых покрытий (сейчас в Воронеже наблюдается в среднем одно покрытие в год; в Москве за последние четыре года не наблюдалось, похоже, ни одного покрытия). Это увеличение произошло бы из-за того, что мы по собственному желанию могли бы замерять положение нужного астероида и отсылать данные Престону. В результате многие из тех покрытия, которые нами сейчас отбрасываются из-за ничтожной вероятности (а таких - около 99 процентов), также стали бы доступными наблюдениям.
Обратите внимание также на то, что во Флагстаффе применяется 20-сантиметровый инструмент, а Стас Короткий пишет о 35-сантиметровом телескопе обсерватории "Ка-Дар", которому доступны более слабые астероиды. О том, что программа Игоря Измайлова при обработке наблюдений астероидов даёт погрешность одного измерения в 0.05 секунды дуги (точно такую же, как и при наблюдениях во Флагстаффе), можно почитать по ссылкам, приведённым Стасом.
AP> Астрометрию можно найти в Интернете, а вот обработка этой астрометрии
AP> составляет сложную творческую задачу.
Полностью согласен с Андреем: эту творческую задачу нам тоже надо учиться решать самому.
Я хотел в качестве иллюстрации привести выдержки из статьи Престона "Asteroid Occultation Prediction Process", в которой он перечисляет, из каких этапов состоит процесс уточнения обстоятельств покрытия. Но там - сплошные блок-схемы, поэтому помещаю её в виде прикреплённого файла "Алгоритм уточнения покрытий.pdf".
Всего хорошего,
Алексей Лосюк
Игорь Измайлов:
Не стоит рассчитывать, на погрешность измерений удастся подавить числом наблюдений. 50 миллисекунд это предел. Дело в том, что смело делить на корень из числа наблюдений можно только если ошибки имеют случайное распределение, что в астрометрии никогда не достигается, т. е всегда присутствуют систематические ошибки. Ошибка имеет случайную и систематическую составляющую. Если в физике, как правило, случайная состовляющая гораздо больше систематической, то в астрометрии случайная и систематическая составляющая примерно равны. На практике заметная систематика приводит к тому, что при увеличении количества наблюдений ошибка стремится не к нулю, а к некоторому пределу, который и есть систематическая ошибка.
Да тут конечно имеются в виду систематические ошибки, зависящие от неизвестных факторов.
А улучшение орбит астероидов, в сегодняшней астрономической практике, никакой творческой задачи не составляет. Как правило, веса не назначаются совсем, либо назначаются по чисто формальному признаку. Процесс улучшения заключается просто в скармливании программе астрометрических данных и получении результата : ).
Навигация
Перейти к полной версии