close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Спутники Иридиум

код для вставкиСкачать
Исследовательская работа астрономического кружка представляет собой подробную инструкцию по наблюдению спутников системы Иридиум. Работа заняла призовые места в школьной и окружной ученических исследовательских конференциях.

Часто на небе кроме звёзд, Луны, планет, и др. природных светил можно заметить быстролетящие звёзды. Говорят что это спутники. * Каким образом можно увидеть спутник, который летит на большой высоте и имеет сравнительно малые размеры?
* Что является источником света, и почему некоторые из спутников могут усиливать свою яркость (звёздная величина).
* Можно ли предсказать появление спутников? * Как ориентироваться по небу в поисках подвижных светил? * Для чего используются спутники? * Можно ли сфотографировать спутники на небе?
Эти и другие вопросы послужили поводом для нашего исследования.
Почему мы видим спутники Причиной того что мы можем наблюдать летящие на орбите спутники является физическое явление - отражение. Мы видим мир только потому, что все объекты этого мира отражают свет. Отражение бывает рассеянное и зеркальное. При рассеянном лучи отражаются в разные стороны, при зеркальном - под строго определённым углом, причём угол падения равен углу отражения. Самый простой способ продемонстрировать оба вида отражения - это воспользоваться ярким источником света и фольгой. Сначала разглаженная фольга отражает в строго определённом направлении и заметен так называемый "зайчик". Стоит только фольгу немного помять как зайчик исчезает и фольга начинает "играть" лучами в разных направлениях. В первом случае мы наблюдали зеркальное отражение, во втором - рассеянное.
При помощи детского конструктора мы соорудили модель спутника с различными отражающими поверхностями, эмитирующими солнечные батареи или панели антенн спутников связи. Поместив спутник над неосвещённой стороной глобуса, при определённом угле падения света, можно увидеть яркое пятно на теневой стороне. Этот эксперимент доказывает, что на ночном небе возможны яркие вспышки отражения Солнца от светоотражающих частей спутников. Если детали спутника изготовлены из отражающих материалов, то свечение может быть достаточно ярким. Спутники системы Иридиум
Предметом нашего исследования послужили самые яркие на ночном небе спутники, светимость которых достигает порой светимости половины Луны. Название этих спутников "Иридиум". Отражая солнечный свет главными антеннами размером с дверь (0.9 на 1.8 метра), они время от времени "разгораются" до -8..-9 величины. В эти моменты на них бывает больно смотреть невооруженным глазом! Видно такую вспышку в полосе шириной километров 5, а на расстоянии 15 км от оси вспышки блеск падает до -3..-4 величины.
В проекте системы Iridium космический сегмент должен содержать в составе 66 спутников-ретрансляторов, размещенных на орбитах высотой 780 км.
Такое число спутников необходимо для поддержания непрерывной связи, предоставляемой любому абоненту на территории земного шара, ибо каждый из низкоорбитальных спутников-ретрансляторов находится в зоне видимости абонента всего несколько минут. Благодаря следованию спутников одного за другим и расположению их орбит в разных плоскостях, обеспечивается полное покрытие земной поверхности зонами обзора и непрерывная видимость спутников с наземных станций. В орбитальной группировке для обеспечения минимального расстояния между соседними КА выбрана оптимальная разность углов (27°) между плоскостями орбит * Основные параметры орбитальной группировки: * Орбиты квазиполярные с наклонением i = 86,4 * Число плоскостей - 6
Число КА в одной плоскости- 11 * Угловое расстояние между КА, находящимися в одной плоскости, - 32° * Высота орбит - 780 км * Период обращения КА вокруг Земли- 100мин Любой КА орбитальной группировки формирует 48 лучей излучения, образуя каждым лучом на Земле соту диаметром 640 км. В совокупности 48 лучей создают подспутниковую зону диаметром примерно 4500 км. Вся орбитальная группировка формирует квазисплошную подспутниковуго зону, покрывающую всю поверхность Земли.
Система Iridium предназначена для глобальной подвижной персональной связи по принципу "каждый-каждому" на основе межспутниковой связи. Система Iridium предназначена для обеспечения следующих видов связи и услуг: * Дуплексная радиотелефонная связь * факсимильная связь * Передача данных Виды услуг: * Связь между абонентами имеющими персональные терминалы. * Связь абонентов общей телефонной сети с пользователями персональных спутниковых терминалов * Передача сигналов оповещения на пейджер * Определений местоположения (координат) абонентов Решения, предоставляемые Иридиумом, идеально соответствуют нуждам таких отраслей, как судоходство, авиация, государственные и военные операции, службы, связанные с чрезвычайными обстоятельствами и операции по оказанию гуманитарной помощи, горнодобывающая промышленность, лесоводство, добыча нефти и газа, тяжёлое оборудование, транспорт, коммунальные услуги.
Как узнать время и место появления вспышки Иридиума Есть несколько способов определения места и времени появления вспышки Иридиума, мы выбрали один из самых доступных и простых - предвычисление появления спутников на специализированных сайтах. Поиски в Интернете вывели нас на два сайта. * http://www.heavens-above.com
* http://www.Calsky.com
Рассмотрим пользование сайтом на примере heavens-above.com К сожалению сайт не русскоязычный, поэтому пришлось использовать программу переводчик в некоторых особенно сложных местах.
Для регистрации на сайте необходимо ввести координаты места наблюдения. При помощи программы Googlemap мы без труда нашли посёлок Провидения на спутниковых фотографиях с указанием точных географических координат любой точки посёлка и окрестностей. (можно воспользоваться и системой навигации GPS при наличии соответствующего приёмника)
Основное меню сайта предлагает рассчитать таблицу видимости Иридиумов на 24 часа, и 7 суток вперёд. Кроме этого содержится информация о спутниках пролетевших за последние 48 часов.
Немного подробнее стоит остановиться на таблице ВСПЫШКИ ИРИДИУМОВ
Начало поиска:12:32, Вторник, 09 февраля, 2010Конец поиска:13:32, Вторник, 16 февраля, 2010Расположение наблюдателя:Provideniya ( 64.4280°N, 173.2225°W)Местное время:Россия 11 часовой пояс (GMT + 12:00)
ДатаМестное
времяВидимая
звездная
величинаВысота Азимут Расстояние
до центра
вспышкиЗвездная
величина
в центреСпутник 09 Feb16:37:01-267°55° (NE )22.2 km (E)-9Iridium 1009 Feb18:48:40-248°110° (ESE)27.4 km (E)-8Iridium 6510 Feb04:26:38-240°211° (SSW)25.7 km (W)-8Iridium 84
Дата Дата появления вспышки. В день может наблюдаться несколько вспышек.
Время
Точное местное время достижения максимальной яркости.
Видимая звёздная величина Максимальная яркость вспышки. Наименьшее значение соответствует максимальной яркости. Шкала неравномерная и разница в пять звёздных величин даёт разность в интенсивности света почти в 100 раз. Таким образом величина -7 отличается по интенсивности света от -2 в 100 раз! Для примера, ярчайшая звезда на небе (Сириус) имеет величину -1, а ярчайший точечный объект - планета Венера достигает величины -5, полная Луна имеет величину -12. Значение звездной величины является приблизительным, точность зависит от точночти ввода координат наблюдателя в систему. Ошибка определение местоположения может дать ошибку зв. величины в несколько единиц. Координата вспышки - Высота Это угол над горизонтом, выраженный в градусах, под которым вспышка видна в максимальной фазе
Координата вспышки - Азимут
Азимут - угол, отмеряемый по часовой стрелке вдоль линии горизонта от точки Севера (N). Таким образом азимут севера (N) 0°, востока (E) 90°, юга (S), запада (W) 270. Для точного определения места положения вспышки необходимо начинать с точки севера и поворачиваться относительно вертикальной оси по часовой стрелке на необходимый азимутальный угол, затем повернуть голову вверх на нужный угол высоты. Центр вспышки - дистанция
Центр вспышки обозначает точку на земле, где вспышка видна в наибольшей яркости (не путать с положением самого спутника). информация дана для желающих совершить путешествие к центру вспышки, где условия наблюдения наиболее оптимальные.
Центр вспышки - звёздная величина
Величина вспышки видимая из центра её проекции
Практическое определение координат вспышки
Чтобы выявить место, где находится точка с заданными высотой и азимутом необходимо применить простейшие угломерные приборы. Из транспортира и нити с грузом изготовили высотомер, азимут можно измерять при помощи школьной буссоли. Поворачиваем буссоль на величину азимута и, не меняя направления, выводим высотомер на заданную величину высоты над горизонтом. Однако в условиях сильного ветра, затемнённости и морозов, пользование приборами вызывает массу неудобств и нами был разработан иной метод позиционирования вспышек.
Метод фотографического позиционирования на месте наблюдения Из большого числа снимков (в нашем случае 23 кадра) в графическом редакторе (например Adobe Photoshop) изготовляется подробная панорама места наблюдения. Желательно проводить съёмку ночью, с фиксированием времени получения фотографий. При помощи программы планетарий (StarryNight, Стеллариум) идентифицируются звёзды на кадрах и фиксируются азимуты и высоты наиболее ярких звёзд. По полученным "опорным" звёздам проводим линии равных высот и азимутов, по которым, в свою очередь, можно провести координатную альт-азимутальную сетку.
Получили сетку "наброшенную" на изображение реального ландшафта в месте наблюдения. Естественно, в случае смены места наблюдения, вышеописанную процедуру придётся повторить вновь. Пользование альт-азимутальной сеткой значительно упрощает планирование наблюдений. Кроме того, что можно достаточно точно зафиксировать место вспышки спутника, становится возможным узнать, будет ли часть неба, в которой происходит явление, открыта для обзора в данном месте наблюдения, не закрывают ли строения и элементы рельефа расчётную область. Пользуясь "сеткой" и таблицей вспышек можно планировать будущие кадры таким образом, чтобы в поле зрения камеры вместе со вспышкой спутника попадал необходимый нам объект ландшафта или строение. Поскольку конечным итогом наблюдений является получение интересных снимков, метод отлично зарекомендовал себя в практическом применении, доказательством чему служат представленные кадры. Метод визуального позиционирования
Данный метод достаточно прост для тех, кто хорошо ориентируется по звёздному небу и умеет пользоваться программами-планетариями. Достаточно установить программу на время планируемого наблюдения, установить альт-азимутальную сетку, и по табличным данным определить искомое положение предполагаемой вспышки среди звёзд. Таким образом, во время наблюдений, достаточно найти нужное созвездие и ждать расчётный момент вспышки. Задача весьма упрощается, если воспользоваться сайтом Calsky, в котором помимо таблицы вспышек можно загрузить карту звёздного неба с траекторией спутника.
Особенности ночного фотографирования
Чтобы фотографировать ночное небо необходимо иметь цифровой фотоаппарат с функциями ручной настройки и штатив. Фотографирование с длительными выдержками требует внимательной подготовки к наблюдениям. Если выдержка кадра (время открытия затвора аппарата) будет около 30 секунд, то открывать затвор необходимо не во время максимальной светимости, а на 15 секунд раньше. Поскольку счёт в нашем случае идёт на секунды, необходимо обзавестись точными часами, мы использовали часы на приёмнике GPS. Светящийся двигающийся объект оставляет длинный след на фотографиях . Используя все вышеописанные средства и методы мы научились получать интересные фотографии Иридиумов, что можно считать конечным результатом нашего небольшого исследования. Постоянно обновляемая галерея снимков спутников публикуется в блоге астрономического кружка - Чукоцкие Наблюдатели
Приложение
Оборудование:
* школьная буссоль
* высотомер
* цифровой фотоаппарт с ручными настройками (canon eos 40D)
* тренога
* прибор навигационной системы GPS
* компьютер с доступам к ресурсам сети Интернет
* модель альт-азимутальных координат
* Глобус
* конструктор
Программное обеспечение: * Программа -планетарий Stellarium (http://www.stellarium.org/)
* Графический редактор AdobePhotoshop * Пакет программного обеспечения Microsoft Office 2007
Интернет-ресурсы:
* http://www.heavens-above.com
* http://www.Calsky.com
* http://www.iridium.com
* http://kunegin.com/ref1/sput/loworb.htm
* http://kompas3d.msk.ru/readarticle.php?article_id=511http://www.satobs.org/iridium.html
* http://www.googlemap.com
* http://translate.google.com
Документ
Категория
Методические пособия
Просмотров
1 013
Размер файла
1 240 Кб
Теги
исследовательская работа, астрономические наблюдения
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа