Модернизированный телескоп SBG Коуровской обсерватории

• Автор: Гламазда, Дмитрий Васильевич
• Шифр специальности: 01.03.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Концепция модернизированного телескопа SBG
1.1 Изменение оптической системы
1.2 Приемник изображения
1.3 Приводы
1.4 Управление комплексом
Глава 2. Электронная схема модернизированной камеры SBG
2.1 Основной интерфейс Блока Управления
2.2 Программируемые генераторы тактовых импульсов
2.3 Сигнал Event
2.4 О программировании работы электроники SBG
Глава 3. Алгоритмы для управления модернизированной камерой SBG
3.1 Системы координат
3.2 Определение полюса орбиты ИСЗ
3.3 Позиционный угол изображения
3.4 Наведение телескопа
3.5 Определение скоростей слежения путем интерполирования эфемериды
3.6 Интерактивная карта
Глава 4. Режимы работы комплекса. Подпрограммы
4.1 Снимок и файл
4.2 Камера SBG в режиме астрономического телескопа
4.3 Подпрограмма «Матрица»
4.4 Подпрограмма «Свой полюс»
4.5 Подпрограмма «Карта»
Глава 5. Наблюдения на модернизированной камере SBG
5.1 Наблюдения геостационарных спутников
5.2 Наблюдения быстролетящих объектов

5.3 Наблюдения высокоорбитальных ИСЗ
5.4 Наблюдения малых тел Солнечной системы
Заключение
Список литературы
Введение
Наблюдения искусственных спутников Земли (ИСЗ) - одна из основных тематик работы Коуровской астрономической обсерватории. Без преувеличения можно сказать, что своим появлением на заре космической эры обсерватория обязана именно необходимости наблюдать спутники. Первые средства наблюдений ИСЗ были визуальными (трубки АТ-1, бинокуляры ТЗК и БМТ), никаких специальных установок не существовало. Промышленность еще не освоила выпуск нового вида продукции. Немного позже для первых фотографических наблюдений использовались модифицированные инструменты сходного назначения, такие, например, как аэрофотоаппараты (НАФА-Зс/25), кинотеодолиты и т.п. Недостаток инструментария восполнялся энтузиазмом сотрудников. Постепенно выросший спрос привел к появлению в разных странах специализированной техники. Таблица 1 иллюстрирует арсенал фотографических наблюдательных средств тех лет, уже имеющих такую функцию, как слежение за объектом (по материалам 11], [2]). В ней К -фокусное расстояние оптической системы, О - диаметр входного зрачка.
Таблица 1: Фотографические камеры 50-60-х гг. для наблюдений ИСЗ
Название, год, страна Монтировка F, см D, см Поле зрения Фотоматериал Точность
Baker-Nunn 1957 г., США 3-осн. азимут. 53.5 53.5 36° х 5° Пленка 2"
Antares 1963 г., Франция 3-осн. экват. 90 30 11° х 11° Пластинка 2"
АФУ-75 1965 г., СССР 4-осн. экват. 76 21 15° х 10° Пленка 1" - 2"
SBG 1966 г., ГДР 4-осн. азимут. 76 42.5 8° х 6° Пластинка —
ВАУ 1968 г., СССР 3-осн. экват. 70 50 О Ю X о О со Пленка —
Фотографические средства наблюдения ИСЗ долгое время были вые конкуренции по точности1. В 1973 г. для Коуровской обсерватории был приобретен серийный инструмент, прямым назначением которого были фотографические наблюдения ИСЗ. Это была камера БВС (см. Таблицу 1 и Рисунок 1) конструктора М. Штейнбаха. Насколько она была
1Позже они уступили первенство допплеровским и лазерным наблюдениям.

ства работы наблюдателя в специальных случаях. Наконец, в корпусе 3-й оси расположен самый важный для управления телескопом прибор - Блок Управления. Имеется также специальное устройство для обогрева зимой, поскольку не все использованные микросхемы могут надежно работать при температурах ниже — 10°С.
Под открытым небом находится еще одно устройство, входящее в комплекс - GPS-приемник для службы времени. Он установлен на мачте рядом с павильоном и соединен кабелем со своим коммутатором в комнате наблюдателей. Коммутатор, в свою очередь, подключен к COM-портам компьютера. Здесь расположены также блок оптронов для главного (8-метрового) кабеля, щит включения-выключения телескопа, прибор фокусировки, стандарт частоты и времени, источники бесперебойного питания.
После общего знакомства с компоновкой электронных устройств в комплексе перейдем к описанию их устройства и работы. Начнем с Блока Управления, расположенного в телескопе. Он выполнен в виде отдельного прибора в металлическом корпусе, внутри которого установлены платы оптронных развязок, основного интерфейса и программируемых генераторов. Как было сказано выше, телескоп соединен с компьютером через порт LPT кабелем длиной 8 м. Параллельный порт компьютера использует логические уровни ТТЛ, что ограничивает допустимую длину кабеля из-за невысокой помехозащищенности ТТЛ-интерфейса [б). Чтобы сделать работу параллельного порта по такому длинному кабелю возможной, каждый его сигнал передается по витой паре по схеме «токовая петля 20 тА». На обоих концах кабеля имеются платы с оптронами для каждой витой пары, одна в Блоке Управления, другая - в отдельном приборе (оптронном блоке) рядом с компьютером. На Рисунке 2.2 в качестве типичного примера показана принципиальная схема передачи сигнала STROBE. Это выходной (по отношению к компьютеру) сигнал парал-
LPT STROBE
АОТПОВ
(Компьютер)

(Блок Управления) STROBE
2 ЗІ(77їїтгЦ
R7 _L
"20 тА" ;>

Рис. 2.2: а) Пример оптронной развязки «токовая петля» и б) ее условное обозначение на последующих схемах.
лельного порта, поэтому оптронный элемент с этого конца «токовой петли» - транзисторная оптопара АОТПОВ - подключен и работает как передатчик. Вторая оптопара на