Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Hipparcos


Hipparcos.jpg

План:


Введення

Hipparcos [hɪ'pɑ: kɔs] ( акронім від High Precision Parallax Collecting Satellite - супутник для збору високоточних параллаксов; співзвучно з ім'ям давньогрецького астронома Гіппарха ( др.-греч. Ιππαρχος ), Упорядника першого в Європі зоряного каталогу, код обсерваторії "248") - космічний телескоп Європейського космічного агентства (ЄКА), призначений для астрометричних задач: вимірювання координат, відстаней і власних рухів світил.

Супутник був запущений в 1989 і за 37 місяців роботи зібрав інформацію більш ніж про мільйон зірок [1]. Точність вимірювань склала 1 mas (мілісекунда дуги). Hipparcos - перший і на даний момент єдиний завершив свою роботу космічний астрометричних проект. Успіх програми дозволив збільшити точність на порядок і тим самим зробити досить значний прорив в астрономії.


1. Історія проектування

Ідея високоточного вимірювання параллаксов з борту штучного супутника була запропонована ще в 1966 р. французьким астрономом П. Лакрутом. Тоді подібну пропозицію робилося зі значним випередженням у розрахунку на розвиток технологій, однак, членами наукової ради Європейського космічного агентства була пророблена робота по його детального розгляду, перевирахованой результатів і доповнення проекту деталями, а в 1980 році ЄКА приступило до роботи над безпосередньою реалізацією. В процесі розробки проекту додатково ввели експеримент Tycho (названий так на честь датського астронома Тихо Браге). Суть експерименту полягала у використанні раніше введеного пристрої ототожнення зірок ( англ. star-mapper ) Для наукових цілей (спочатку воно використовувалося тільки для визначення орієнтації супутника в просторі) [2] [3] [4].


2. Відомості про апарат

Запуск супутника HIPPARCOS відбувся 8 серпня 1989, з космодрому Куру ( Гвіанський космічний центр, Французька Гвіана) [5]. Супутник був виведений на орбіту ракетою носієм "Аріан" ("Ariane-4.44LP / Н10, v.33"). На цьому етапі виникли неполадки. Через відмову одного з двигунів супутник вийшло вивести не на заплановану геостаціонарну, а на еліптичну орбіту. Параметри вийшла орбіти виявилися наступними: нахил - 7 , період обертання - 640 хвилин; висота перигею і апогею - 500 км і 36 500 км відповідно; ексцентриситет - 0,7 (замість належного геостаціонарній орбіті ексцентриситету порядку нуля). Крім того, супутник отримав небажаний обертальний момент, який довелося коригувати протягом перших тижнів польоту. Експеримент не був припинений, так як здійснювати спостереження виявилося можливо і в одержані умовах. Але висновок на орбіту, відмінну від запланованої, привів до систематичного перетинанню супутником зони радіаційних поясів Землі, що не давало в ці моменти можливості виробляти спостереження, через високу амплітуди фотонного шуму, - в результаті чого загубилося 30-35% наявного наглядової часу. Крім того, часте перетинання радіаційних поясів прискорило деградацію деяких компонентів супутника і вимірювальної апаратури, що привело в 1992 р. до призупинення на три місяці, а в березні 1993 р. - до дострокового припинення експерименту [2].

Оптична система представляла собою катадіоптричні телескоп системи Шмідта. Перед об'єктивом стояло два плоских дзеркала, що зводили в одне поле зору два майданчики на небі, віддалені один від одного на 58 .

Параметри:

  • діаметр апертури : 290 мм;
  • фокусна відстань: 1400 мм;
  • маса апарату: 500 кг;
  • максимальна точність: 0,001 ".

Супутником було виконано понад 3 млн спостережень 118 324 зірок, включених в основну програму (це майже всі зірки до 9 m), і кілька десятків мільйонів спостережень приблизно 1 млн зірок, за допомогою допоміжної апаратури (спочатку планувалося включити 100 тис. зірок за основною програмою , але потім її мінімум збільшили).

У процесі експерименту було відкрито понад 8000 змінних зірок і близько 3000 подвійних зірок.


3. Каталоги

Обробка спостережень тривала до 1997 і проводилася незалежно двома міжнародними консорціумами - "північним" (країни Скандинавії та північної Європи) і "південним" ( Франція, Італія та ін.) Також брали певну участь астрономи Росії. Ці консорціуми працювали незалежно, але їхні остаточні результати були порівняні і об'єднані. В результаті, в 1997 році відбулася публікація Європейським космічним агентством зоряного каталогу Hipparcos, однойменного з проектом, і ще одного каталогу, Tycho (за результатами експерименту Tycho). Каталоги були випущені в друкованому та електронному вигляді. Друкована версія містила 16 томів: безпосередньо каталог Hipparcos та документацію, що описує зміст обох каталогів, характеристики супутника, алгоритми обробки даних. Електронна версія перебувала на шести компакт-дисках, зібраних у вигляді 17-го тому.

Для зірок каталогу Hipparcos наводяться наступні астрометричні параметри:

  • положення (точні координати - два параметри);
  • власні рухи;
  • паралакси;
  • зоряні величини в фотометричних системах B і V.

П'ять астрометричних параметрів (крім променевої швидкості) визначалися рішенням системи лінеаризованих рівнянь в приватних похідних методом найменших квадратів.


3.1. Основні характеристики каталогів Hipparcos і Tycho

Каталог Hipparcos Tycho
Система каталогу ICRS ICRS
Середня епоха спостережень 1991,25 1991,25
Число зірок 118218 1058332
Гранична зоряна величина 8 m 11,5 m
Точність положень ≈ 0.001 " 0.007 "-0.025"
Точність власних рухів ≈ 0.001 "/ рік -
Точність параллаксов ≈ 0.001 " -
Середня точність фотометрії ≈ 0,002 m 0,06 m - 0,1 m

3.2. Каталог Hipparcos

До експерименту точність була оцінена як 2 mas, реально отримана виявилася краще - 1 mas для більшості зірок.

Точність вимірювання параллаксов каталогу дозволила значно уточнити уявлення про відстані до зірок. За результатами космічного експерименту, для 20 000 зірок відстані стали відомі з точністю не гірше 10%, а для 49 000 зірок - не гірше 20%. Незабаром після публікації результатів Міжнародний астрономічний союз рекомендував використовувати каталог Hipparcos як первинну реалізацію Міжнародної небесної системи координат (ICRS) в оптичному діапазоні [6].

Зв'язок з опорною системою координат в радіодіапазоні - ICRF - здійснювалася через:

  • РНДБ спостереження радіозвезди поблизу квазарів;
  • спостереження радіозвезди з телескопом VLA;
  • вимірювання кутових відстаней від зірок Hipparcos'а до позагалактичних джерел на космічному телескопі Хаббл в оптичному діапазоні;
  • фотографічні і ПЗС -спостереження квазарів;
  • фотографічні огляди.

Автори каталогу Hipparcos вказують наступні оцінки точності збігу системи ICRF і системи каталогу:

  • неузгодженість між системами у напрямку осей може становити 0,6 мілісекунди дуги;
  • обертання однієї системи координат відносно іншої може становити близько 0,25 мілісекунди дуги на рік [3].

Згодом з числа об'єктів каталога, що визначають опорну систему, було рекомендовано виключити подвійні зірки, деякі змінні зірки, і ті, щодо яких є сумніви в точності даних [7]. Відповідна опорна система координат отримала назву HCRF [8].


3.3. Каталог Tycho-2

Ще одним результатом є каталог Tycho-2. На відміну від каталогів Hipparcos і Tycho, він базується не тільки на результатах спостережень супутника. При його створенні використано безліч наземних спостережень для уточнення власних рухів. Містить близько 2500000 зірок, для яких наводяться положення, власні рухи, зоряні величини в системах, близьких до стандартних систем B і V, а також інші відомості. Точність положень для зірок 9 величини - близько 0,05 секунд дуги, власних рухів 0,002-0,003 секунд дуги / рік [2]. Каталог був опублікований в 2000 році і замінив собою каталог Tycho [9].


3.4. Порівняльна характеристика каталогів

Каталог Hipparcos не має аналогів для застосування практичних завдань, що вимагають високої астрометричної і фотометричної точності при роботі з великими полями зору і в подібному до каталогом динамічному діапазоні зоряних величин (9 m -11 m). Він не стає повністю універсальний через наявність в сучасній астрономії великої кількості практичних завдань, в яких використовуються малі поля зору (порядку кутових хвилин) і діапазони зоряних величин від 14 m до 23 m. Каталог Tycho-2 підходить вже для значно більшої кількості завдань, ніж Hipparcos, маючи при цьому більш низьку точність.

На основі каталогів Hipparcos і Tycho-2 був підготовлений ряд атласів, зокрема зоряний атлас "Міленіум" і друга редакція "Уранометріі 2000.0".


4. Результати місії

Коротко результати місії HIPPARCOS можна охарактеризувати наступним чином:

  • визначено п'ять астрометричних параметрів (зокрема, паралакси) 118324 зірок з точністю, яка перевершує точність наземних спостережень у 100 разів;
  • визначені положення (два астрометричних параметра) для 1 млн зірок, з точністю, яка перевершує точність наземних спостережень в 5-10 разів;
  • визначені фотометричні дані (зоряні величини в двох кольорах) для 1 млн зірок. Точність цих даних хоча і поступається точності кращих наземних спостережень, але дані представлені в однорідної фотометричної системі, що іноді буває більш важливо. Однорідність фотометрії для такої кількості зірок досягнута вперше в історії астрономії;
  • відкрито понад 8000 нових змінних і близько 3000 нових подвійних зірок;
  • створено новий фундаментальний каталог, а також два інших додаткових каталогу, що задовольняють безлічі завдань астрономії значно краще каталогів, повністю базуються на наземних спостереженнях.

Деякі з цих результатів є не тільки більш точними, але і принципово новими (наприклад, паралакси є абсолютними, а не відносними, як при наземних спостереженнях).

Важливість цих результатів для астрометрії та астрономії привела до оцінки даного експерименту як значною вісі в історії астрономії, про що свідчить у тому числі поява в спеціальній літературі терміна "постгіппарковская епоха" ( англ. post-Hipparcos era ).

Обробка спостережень супутника тривала і після опублікування основного результату в 1997 р. За даними бібліографічної системи NASA Astronomical Data Service [10], до запуску супутника опубліковано кілька сотень статей, що містять обговорення проекту (програму спостережень, різні математичні моделі з метою оптимізації параметрів апарату, розрахунок очікуваної точності). На даний момент в ADS (в розділі астрономії) викладено близько 2000 публікацій зі словом "Hipparcos" в назвах, і близько 5000 - зі словом "Hipparcos" в резюме.

Вплив експерименту Hipparcos на розвиток астрометрії полягає в наступному:

  • велике число важливих наукових результатів, про що свідчить кількість опублікованих статей;
  • демонстрація того, що дуже дорогий (понад 700 млн доларів), але добре спланований експеримент може показати результати, що дають початок нової епохи в науці, в даному випадку в астрономії;
  • більш інтенсивна розробка нових проектів, з намірами добитися збільшення точності ще в 10-100 разів, і збільшення числа вимірюваних об'єктів до 40 млн - 1 млрд.

Примітки

  1. № 37-1993: Hipparcos: mission accomplished - www.esa.int/esaCP/Pr_37_1993_p_EN.html. ESA (17 August 1993). - Press release.
  2. 1 2 3 Ж. Ковалевський Сучасна астрометрія - Століття 2, 2004. - ISBN 5850991476.
  3. 1 2 Інститут астрономії РАН, Державний астрономічний інститут ім. П. К. Штернберга, Державний оптичний інститут ім. С. І. Вавилова, НВО ім. С. А. Лавочкіна "Космічний астрометричних експеримент" Озіріс "", Фрязіно, 2005 р.
  4. The Hipparcos and Tycho Catalogues. ESA, 1997, The Tycho Catalogue, ESA SP-1200 (Англ.)
  5. Монографія про космічні датах - www.mai.ru / colleges / war / ballist / books / Monographaboutcosmosdate.doc
  6. RESOLUTION B2 on the International Celestial Reference System (ICRS) - www.iers.org/nn_10382/IERS/EN/Science/Recommendations/resolutionB2.html?__nnn=true. The XXIIIrd International Astronomical Union General Assembly. IAU (1997).
  7. The XXIV General Assembly of the IAU. Resolution B1.2 - www.iau.org/static/publications/ib88.pdf (Англ.) . INFORMATION BULLETIN № 88. IUA (1999). - Page 29.
  8. Г.І. Пінігін Передмова редактора - www.mao.nikolaev.ua / PDF / mao_ext_screen.pdf / / Extension and Connection of Reference Frames Using Ground Based CCD Technique: International astronomical conference. - Nikolaev: Atoll, 2001. - С. 7. - ISBN 966-7726-33-9.
  9. . E. Hg; et al. (2000). " The Tycho-2 Catalogue of the 2.5 million brightest stars - adsabs.harvard.edu/abs/2000A & A. .. 355L .. 27H ". Astronomy & Astrophysics 355: L27-L30.
  10. NASA ADS - adswww.harvard.edu /

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru