Фотоэлектронная регистрация звездных прохождений

А. Л. Толстой, С. Д. Петров, Д. А. Трофимов, С. С. Смирнов

СПбГУ, г. Санкт-Петербург, Россия

Регистрация звездных прохождений на пассажном инструменте через меридиан или первый вертикал места вплоть до конца прошлого столетия традиционно использовалась для решения таких задач, как абсолютное определение прямых восхождений звезд, долгот пунктов Лапласа, а также Всемирного времени. Последнее время все эти задачи решаются посредством РСДБ, а также радио- и оптических наблюдений ИСЗ в силу высокой точности последних. С другой стороны, РСДБ и спутниковые методы опираются на масштабную инфраструктуру, развитие и эксплуатация которой требует существенных материальных затрат. Вместе с тем современные технологии в области фотоэлектроники, адаптивной оптики и вычислительной техники также развиваются очень быстро и на сегодняшний день позволяют организовать традиционные оптические наблюдения звездных прохождений так, чтобы их точность, если не сравнялась с РСДБ и спутниковыми методами, то, по крайней мере, существенно возросла в сравнении с уровнем девяностых годов прошлого века.

В данной работе предлагается оборудовать классический пассажный инструмент современным приемником излучения. В качестве такого приемника выбрана монохромная КМОП-матрица астрономического типа. Как известно из практики применения подобных матриц, их разрешающая способность при использовании с объективами малой силы за счет программной обработки изображений может достигать десятых долей секунды дуги, несмотря на аномальную рефракцию атмосферы. Применение же средств адаптивной коррекции звездных изображений позволяет достигать разрешающей способности в сотые доли секунды дуги и выше. Кроме того, в отличие от ранее используемых в астрономии ПЗС-матриц, опрос пикселей в КМОП-приемниках выполняется индивидуально и с более высоким быстродействием. Данная особенность КМОП-матриц позволяет рассчитывать, что наряду с высоким пространственным разрешением можно получить также и высокое временное разрешением регистрации звездных прохождений. Это позволит решать такие задачи, как определение прямых восхождений звезд, долгот пунктов и Всемирного времени с точностью, сравнимой с РСДБ и спутниковыми методами.

В работе представлена методика наблюдений на пассажном инструменте, оснащенном КМОП-матрицей, а также даны предварительные результаты наблюдений. В процессе обработки наблюдений было выявлено пагубное воздействие шума с фиксированным распределением (линейчатой структуры присущей кадрам, созданным при помощи КМОП-матриц) на качество автоматизированной обработки изображений. Авторами найдена методика, позволяющая минимизировать воздействие упомянутого выше шума.

Применение излагаемой в данной работе методики обработки изображений, получаемых при помощи астрономической фотокамеры, установленной вместо окуляра в фокальной плоскости пассажного инструмента, позволяет регистрировать прохождения звезд с точностью по времени большей, чем на предшествующем фотоэлектрическом пассажном инструменте за достаточно короткое время. Текущие результаты дают основание полагать, что в итоге разрабатываемый метод позволит определять Всемирное время с точностью не хуже одной миллисекунды времени.