Слайд 1 - Астрономічна Обсерваторія ЛНУ ім. І.Франка

Фотометрична БД ГСС АО ОНУ ім. І. Мечникова.
(навіщо вонa потрібна і що дає)
Сухов П.П. Астрономічна обсерваторія ОНУ ім. І. Мечникова
Из-за «перенаселенности» ГСО активными, пассивными объектами и КМ,
традиционный метод идентификации по орбитальным данным в 21 веке нередко
стал приводить к неопределенности, или к ошибочным отождествлениям.
(Р.Киладзе, А.Сочилина и др.)
Для отождествления КА, выявление признаков аварийности, поведения КА
на орбите все чаще начинает привлекаться не координатная информация о КА.
Это: фотометрическая, поляризационная, спектральная.
Роль не координатной может быть ключевой в следующих случаях :
•определении класса КА, его функционального назначения,
•режим работы на орбите (актив, пассив.),
•при передислокации ГСС (частые случаи),
•переход из консервированного состояния КА в активное, и наоборот,
•высокоэллиптические орбиты слабо контролируются оптическими и
радиолокационными наземными средствами служб контроля космоса,
•плоскость орбит ГСС, из-за гравитационных возмущений и светового давления,
совершает колебания относительно плоскости экватора с периодом 54 года,
амплитудой около 150. К 2017-му году старые пассивные ГСС войдут в плоскость
небесного экватора. Отличить по орбитальным параметрам новый ГСС от старого,
запущенного в 60-70 гг. будет затруднительно.
•по Кривым блеска ГСС можно выявить признаки аварийной работы.
Физические характеристики КА, получаемые из некоординатных
наблюдений можно разделить на три группы.
Фотометрические характеристики: 1) эффективная площадь отражения (ЭПО)
– (Sγλ ), 2) спектральный коэффициент отражения (γλ), 3) фазовый коэффициент
β, (Δm/град), 4) колор-индекс (CI), (B-V, V-R), 5) зв. величина m, приведенная к
стандартному расстоянию и фазовому углу (ψ = 00).
Оптико-геометрические характеристики: 1) линейные размеры КА, 2)
доминирующая форма.
Динамические характеристики ГСС: 1) период вращения вокруг центра масс,
или одной из осей, 2) ориентация КА в пространстве.
Из официальных источников не всегда известны физические характеристики
платформ, полезной нагрузки, либо они не достоверны.
Некоторые из них можно определить из фотометрических наблюдений.
Известные способы идентификации КА
1.
По орбитальным параметрам - традиционная.
2.
По изображению КА, полученному с помощью оптических
телескопов с большим фокусным расстоянием.
3.
По изображению КА при его прохождении по диску Луны,
Солнца.
4.
С помощью орбитальных спутников, проводящих инспекцию и
фотографирование интересующих КА (Mitex, Pleiades,… )
5.
По анализу телеметрической и радиотехнической информации,
передаваемой КА.
6.
По набору отражательных характеристик, характеризующих
каждый класс спутников в радио или оптическом диапазоне.
Наиболее известные методы классификации ГСС с привлечением
фотометрической информации экспертами СНГ.
1. Метод идентификации как низко-, так и высокоорбитальных ИСЗ,
разработанный в Ужгороде (В. Епишев, И. Мотрунич, Я. Мотрунич, И.
Найбауер и др.) базируется на комплексном подходе к решению задачи.
Использование результатов фотометрии обязательно с данными позиционных
наблюдений и по возможности с привлечением колориметрии и поляриметрии. Это
позволяет определить ориентацию аппарата и отдельных фрагментов его
поверхности не только в пространстве, но и относительно наблюдателя и
плоскости орбиты КА. Авторами разработаны 9 критериев и пути их установления,
которые даже при полном отсутствии априорной информации о КА позволяют
достичь вероятности идентификации КА порядка 80 %.
2. Ключевой характеристикой метода А. Муртазова, Н. Носовой, В.
Куприянова (Рязань), В. Прокофьевой (КрАО) является CI неизвестного КА. Он
сравнивается с CI известных классов объектов. При отсутствии схожести CI
следует привлекать фазовый коэффициент. Далее идет сравнение с результатами
математического моделирования для разных геометрических форм, привлекается
моделирование поля рассеяния.
3. Главная идея метода А. Диденко, Б. Демченко, Л. Усольцева и др.
(Алматы) заключается в создании банка эталонных данных «фотометрических
фазовых портретов» каждого класса ГСС. Фазовый портрет неизвестного ГСС
сравнивается с данными банка по определенным критериям. При невозможности
отождествлении объекта, для последнего создается фазовый портрет нового типа
КА. Процедура идентификации включает в себя следующие параметры: ЭПО,
фазовый коэффициент – β, спектральный коэффициент отражения – γλ, период
изменения блеска. Применяются методы теории распознавания образов.
4. Метод М. Смирнова и А. Багрова, В. Выгона и др. (Москва) построен на
изучении поля рассеяния, формируемого отдельными элементами конструкции
спутника. Реализация данного метода требует длительного наблюдения КА при
разных ψ. Привлекается математическое моделирование. А. Багров также
предлагает привлекать спектральные наблюдения ГСС для определения
химического состава поверхности покрытия КА. Но получить спектр с высоким
разрешением слабого по блеску ГСС – технически задача сложная, возможно
поэтому идея не получила широкого распространения.
5. А. Добровольский, А. Коробко и др. (Одесса) рассматривают предварит.
этап идентификации по кривым блеска, в котором кривые блеска делятся на две
группы: непериодические и периодические. Каждая из групп делится на несколько
подклассов. Но не разработано соответствие между классами кривых и классами
КА
Методы отождествления ГСС западными специал. в печати не приводятся.
Из методов идентификации вывод:
Решение некорректной задачи идентификации ГСС по фотометрическим
данным – процедура не простая, требующая привлечения дополнительной
информации о КА.
Используемые разными экспертами методы идентификации КА зависят от
наличия априорной информации о наблюдаемом объекте.
Дополнительной информацией может быть: внешний вид КА, его размеры,
место, дата запуска, наклон орбиты к экватору и его эволюция, мощность,
вырабатываемая СП, размеры обтекателя головки спутника и т. д.
В последнее время, для многих задач связанных с отождествлением, динамикой
поведения КА эксперты составляют фотометрическую БД, содержащую набор
характеристик, с достаточной вероятностью характеризующих конкретный класс
КА.
Составление БД – проблема времени и использования единой методики
определения физических характеристик КА, которая пока не выработана.
1. Большая БД составлена в АФИ им. В. Фесенкова (А. Диденко - Алматы, Казахстан).
Она содержит более 850 активных и пассивных ГСС не слабее 15m, находящихся
в зоне видимости наземных п. н. Казахстана (10о - 140о в.д.), для 210 из них
имеется фотометрическая информация.
2. Самая большая БД России (В.Выгон, С. Бондарь - «Космотен») имеет несколько
тысяч кривых блеска многих классов КА. (В.Выгон, С.Бондарь, Е.Каткова)
3. С начала 21 века интенсивно стали проводится фотометрические, спектральные,
поляризационные наблюдения разных классов КА на базе AF USA – AMOS (Air
Force Maui Optical and Supercomputing). Результаты этих работ стали появлятся
в прессе.
4. Одесская БД ГСО содержит более 800 кривых блеска в B,V,R фильтрах более 120
ГСС разных классов. Начата с 2004 г. БД составлена по:
а) названию ГСС,
б) календарному принципу.
В Европе - пока нет информации.
Классы ГСС: «Intelsat», «Eutelsat», «Ехpress», «Ямал», «Sicral», «Mentor»,
«Mercury», «Skynet», “Sicral”, “Milstar”, “Pan”, WGS «Р\Б», и др…
Одесса (Маяки), Словакия, Евпатория, Циммервальд, Алмата.
Интерфейс (содержание) Одесской БД
№
Intern. №,
Name GSS
1.
95099
2.
95035
2004 20.07; р\локация
Unknown
3.
95075
2005 04.09; 05.09;
Imeus?, П=76.57с
4.
2005 05.07; 26.07; 27.07
П ≈ 120с.
2006 29.07;
USA 67 “Chalet“ Интег.11m
6.
95170
Rus-11141
(Int.№)
11157 (9405401)
2006 2.07; 01.08
333.3E USA 105
7.
11170(962601)
2006 25.07;
32.08
8.
1182(0002401)
2006 25.07;
7.8
9.
1184(0006501)
2006 29.07;
348.1
USA 149 DSP
V-filt.
USA 153 Относит. Интег.
10.
1186(000801)
2006 29.07;
350.1
USA 155 Относит. Интег.
11.
Cosmos 2397,
/03015А
2004 12.09; 14.09 р\локац.
Авар.D
СПРН
НПО «Лавочкин”
12.
Milstar-2 F3,
USA164\02001А
2006 21.07; 22.07; 27.07; 29.07;
С
04.08. р\локация
13.
USA139 /98029A
(Mentor-2)
2004 21.06; р\локац
5.
Date observations
(year. day. month;)
2004г. 27.07;16.08;13.09
2005 05.09. р\локация
Sub
Note
point,
Chalet
359 E
NRO USA
USA 118 Mercuri Отн.Мен. блеск
Milstar-2
П=6.3с…
44.4E,
МD USA
onUSA
Milstar 5
/02001A\27168
Mentor 4, Adv.Orion
\09001А\33490
Mentor 6
\12043A\38528
Thuraya 2
\03026\27825
Eutelsat 36A
\000028А\26369
2012 14.07; 15.07; 16.07; 21.07
22.07
2013 09.08, 01.09, 09.09; 25.10;
2015 09.04:
2014 24.07; 30.07; 01.08; 23.08;
25.08; 29.08; 01.09; 16.09; 18.09;
28.09
2015 09.04; 18.05
2012 30.06
2013 10.08; 30.08; 08.09; 09.09;
12.10; 24.10; 25.10;
2014 30.07; 31.07; 19.08; 20.08;
21.08; 22.08; 23,08; 25.08; 29.08;
01.09; 16.09; 17.09; 18.09; 28.09;
29.09; 30.09; 10.10 З; 11.10;
12.10; 13.10; 14.10-З; 15.10;
2015 21.03; 22.05:
2013 08.09 З-В; 11.10; 12.10;
13.10; 24.10; 25.10;
2014 29.07; 31.07; 19.08; 20.08;
23.08; 24.08; 31.08; 01.09; 16.09;
17.09; 18.09; 28.09; 29.09; 30.09;
01.10; 10.10-З; 11.10; 10.10-З;
11.10; 14.10;
2015 21.05; 22.05;
2013 10.08; 31.08; 08.09, 12.10;
2014 22.08; 01.09
2013 12.10; 13.10
2014 16.09
30.0
USAF (commun) Lockheed Martin Missiles
and Space Corporation (СБ-8Квт)
(Milstar bus?)
43.9
s
USA signals intelligence (SIGINT)
NRO, CIA, USAF
52.8E
s
USA signals intelligence (SIGINT)
NRO, CIA,USAF
43.9
s
Об. Араб.Эмир.
спут. телеф.связь
comm. satel.
36.1
Thales Alenia Space
Spacebus 3000B2
Фотометрические, геометрические характеристики некоторых ГСС.
Obj. Name,
Obs. Date
Sp
Arabsat 2B,
/96063A
10.10.2005
V
USA-164,
/02001А
21.07.2006
V
24.2
γλ
 = 0
±0.05
0.17
(S λ )0
[m2 ]
±1.0
8.38
23.8
0.10
4.99
25.6
0.18
7.94
25.0
0.18
7.98
mag.
 publish
[m]

[m]
0.03
25
sub- po int
30°.5 E
B
0.03
3°.9 E
B
Cosmos 2397
Инт.
/03015А 12.09.2004
Intelsat 802,
/97031A
05.10.2005
V
Intelsat-1002
/2004022A
B
Eutelsat W3A
/ 2004 008А
26.10 11
λ
0.03
Unknown
0.03
2°.3 W
0.002
Unknown
9.8
0.1
1.29
32°.9 E
0.03
25
25.9
0.22
11.85
25.2
0.21
11.37
46.1
0.18
17.58
B
0.03
3590 W
0.03
45
V
0.01
47.4
0.34
32.44
R
0.02
46.1
0.22
20.26
36.3
0.23
12.76
B
70 Е
0.05
35
V
0.04
36.7
0.13
7.13
R
0.05
36.61
0.14
7.79
Динамические, фотометрические
характеристики некоторых ГСС.
№ KO,
Name,
Дата
Время
набл.
UT
λ0
subpoint
Tнакоп
(сек)
Sp
Tдлит.
(мин)
m
Период изменен.
блеска, Р
98029,
Mentor 2
21.06.04
20h03m05s
44.4 E
1
V
64
8m.3 8m.05
≈ 22 мин
95035,
Unknow
20.07.04
23 01 56
39 E
0.2
Интег.,
B, V
31
Относит.
4.28с.,3.22с; 2.13с;
1.06с;
95099,
Chalet
28.07.04
00 18 02
42 E
0.2
Интег.
10
12m - 8m.5
83.88с; 56.08с;
32.94с. 9.36с.
95099,
Chalet
16.08.04
20 14 07
14 E
0.2
Интег.,
B, V
30
13m - 10m.5
98.0с; 32.61с;
16.36с.
03015A
12.09.04
00 35 42
2.3 W
1
Интег.
80
12m.8 - 6m.5
≈ 18 мин
95075
Unknow
04.09.05
21 18 01
37.5 Е
1
Интег.,
B, V
90
11,3-12,5
0200101
USA-164,
04.08.06
23.00
1.5 Е
1
B,V
30
8,5-8.0
154.09c;
4.11с;3.1с.
3.5с; 4.76с; 18.58;
25.01
ЭПО платформ ГСС из Одесской фотометрической БД
Type
platform
SP
γλ
± 0.02
Sγλ, м2
ψ =0
Eurostar 3000
B
0.18 ±0.02
17.58 ± 1.00
V
0.34 ±0.02
32.44 ± 1.00
0.22 ±0.02
20.26 ± 1.00
B
0.14 ± 0.02
11.86 ± 0.50
V
Skynet 5A,5B, Еutelsat W3A,
Atlantic Bird-3
0.11 ± 0.02
9.74 ± 0.50
R
0.12 ± 0.02
10.80 ± 0.50
GeoBus (Italsat-3000)
B
0.12 ± 0.05
5.41 ± 1.60
Sicral 1, 1B
V
0.12 ± 0.05
5.17 ± 1.60
R
0.14 ± 0.05
6.22 ± 1.60
Intelsat 10-02, Аrabsat 5А,
Асstra 1N, 1M, Yahsat-1A,1B
Eurostar 3000S
R
Skynet-5A
SγB = 11.054,
SγV = 9.479,
SγR = 9.087,
R0_b = 25 +/- 2.296 [м]
R0_v = 25 [м]
R0_r = 25 [м]
mB(0°) = 9.382,
mV(0°) = 8.949, B-V = 0.473,
mR(0°) = 8.436, V-R = 0.474,
γB = 0.198
γV = 0.17
γR = 0.163
Skynet-5B
SγB = 10.107,
SγV = 9.119,
SγR = 9.41,
R0_b = 25 +/- 2.296 [м] mB(0°) = 9.485,
R0_v = 25 [м]
mV(0°) = 8.957, B-V = 0.528,
R0_r = 25 [м];
mR(0°) = 8.403, V-R = 0.554,
γB = 0.181
γV = 0.16
γR = 0.169
Сравнение кривых блеска “Sicral 1B” (GeoBus, «Italsat-3000») 2009г.)
и “Sicral 2” «Spacebus-4000B2», март -2015), Длит. = 0h.5
8.5
M
9
B
v
8.5
r
9
M
9.5
9.5
10
10
10.5
10.5
11
11
Light curva "Sicral 2", (№2040-614А ???стран. номер), B,V,R, 21/22.05.15
11.5
21.15
8.5
9
21.25
21.35
21.45
21.55
UT
11.5
20.36
21.65
8.5
M
9
9.5
9.5
10
10
10.5
10.5
11
11
11.5
11.5
12
12
12.5
13
21.87
Light curva "Sicral 1B", (№2009-020А) B,V,R, 21/22.05.15
21.92
21.97
22.02
22.07
22.12
UT
22.17
22.22
22.27
UT
"Sicral 2", B,V,R, 22/23.05.15
20.41
20.46
20.51
20.56
20.66
20.71
20.76
M
12.5
13
21.13
20.61
"Sicral 1B", B,V,R, 22/23.05.15
21.23
21.33
21.43
21.53
21.63
UT
21.73
Новый ГСС примерно на 0m.5 ярче. Платформы разные, площади отражающей поверхности тоже не
одинаковы. Блеск в V и R фильтрах ровный. Преобладает красный цвет, вероятно отражение от термо
пленки. На даты наблюдений склонение Солнца δ = +20 градусов, - вклад от СП (В фильтр) не высок.
21.83
Intelsat 10-02, 12.10.2010
0
m
Одесса (Маяки)
2
4
6
B
8
V
R
10
20
Пример
обнаружения
полезной
нагрузки
1
2
22
24
26
°
28
30
32
34
36
Intelsat 10-02, 17.10.11, Light Curve
m
3
4
5
6
7
8
9
0,15
UT[h]
0,65
1,15
1,65
Словакия. V - сплошная линия, R ---, B – –.
2,15
2,65
Единичный вектор нормали к поверхности КА
X - параллельна небесному экватору и направлена в точку весеннего равноденствия.
Y - направлена к центру Земли.
Z – в полюс мира параллельно оси вращения Земли.
Ψ° – спутникоцент. фазовый угол.
Q° – угол ориентации вектора нормали относительно наблюдателя.
Xn, Yn, Zn – компоненты вектора нормали.
Аварийный ГСС «Космос-2397» (03015A) СПРН Направления нормали относительно
наблюдателя для фазовых углов от
190.13 до 230.65 на 12.09.2004.
Ψ°
19.130
20.196
21.044
21.413
21.766
22.855
23.652
°
7.69
8.34
8.85
9.06
9.27
9.90
10.36
Xn
0.023
0.013
0.004
0.001
-0.003
-0.014
-0.021
Yn
0.994
0.995
0.996
0.996
0.996
0.997
0.997
Zn
-0.104
-0.096
-0.090
-0.088
-0.086
-0.081
-0.077
Должен был пополнить российскую группировку
ВОКО системы СПРН «Око». Полезная
нагрузка – телескоп с зеркалом 1-м и ИК
датчики для обнаружения факелов от запусков
баллистических ракет над американским
континентом После запуска в 2003 году и
вывода в точку стояния на ГСО, объект
оказался в аварийном состоянии и был
переведен в дрейфующий режим.
Ориентация панелей хорошо сохраняется относительно Солнца, хотя он медленно (~1 градус за сутки)
дрейфует по орбите. Вращение СБ происходит с шагом около 18 минут. Во время первой вспышки угол
наклона панелей к Солнцу был 6.5 град., второй – 8.7 град. Минимальный наклон панелей к Солнцу
составлял ~50 град. Это классический наклон панелей к Солнцу у действующих ГСС.
Признак аварийности. Относительно компоненты Y происходит вращение объекта с периодом 18
минут описывающее конус с телесным углом около 50, вызывающие изменение регистрируемого блеска
(в основном от СБ) амплитудой 2m.0 Вероятно, спутник не удалось стабилизировать от вращения
вокруг оси Y.
9000
7000
Thuraya 2, V, 17-18.09.14. Тнач. =23:13:03, Ткон. = 23:25:14,
Тexp. = 0.1sec. В ход в тень!
5000
3000
1000
-1000 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
8000
Thuraya 2, V, 19\20.09.14 , Тнач =23:16:05,
Вход тень Тэкс =0.2 сек
6000
4000
2000
0
0
500
1000
1500
2000
50000
Yahsat 1A, V, 14\15.10.14, Вход и выход из полутени
Тнач=22:58:58, Т экс=0.4сек
40000
30000
20000
10000
0
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
140000
120000
Skynet 5B, V, 14\15.10.14, Вход в полутень
100000
80000
60000
40000
20000
0
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
У каждого класса ГСС могут быть конструктивные и динамические особенности, которые проявляются на
форме кривой блеска (В.Епишев, А.Муртазов, А.Диденко, А.Багров, В.Выгог, и др.) и имеют характерный вид
(signature).
Как: блики от сканирующей оптики, период вращения вокруг оси, тип стабилизации, тип
платформы, размер и мощность солнечных панелей, и др. Такие особенности помогают
классифицировать КА по кривой блеска.
Кривые блеска нескольких геостационарных объектов с характерными конструктивными и
динамическими особенностями, свойственные соответствующим классам КА.
Заключение
1. Наличие фотометрической БД, дополнительная
информация, упрощение входных данных при
решении обратной задачи, в комплексе с
орбитальной информацией позволяют современным
методам, с вероятностью до 80%, классифицировать
неизвестный ГСС (В.Епишев, А.Диденко)
2. БД позволяет получать, сравнивать и анализировать
сведения о космических аппаратах, находящихся в
зоне контроля.
Mentor 6
Express AM6, Skynet 5D, Yahsat 1A
Mentor 4 and Thuraya
Cluster GSS Astra
Вопросы есть ?