Show publication content!

PRACE IN ST Y T U T U GEODEZJI I K A R TO G R A FII
Torn X X I I I , Z e s z y t 2(53), 1976
H I ER O NI M H U R N I K
H E L E NA B I E N I E W S K A
EDW ARD BUTKIEWICZ
KRYSTYNA KURZYŃSKA
BOŻENA MA JE WS KA
528.711.112
A n aliz a zasięgu i dokładności k a m e ry A F U - 7 5
A nalizując publikow ane w yniki obserw acji stacji, w yposażonych w k a ­
m ery AFU-75, można w yciągnąć wnioski, dotyczące uzyskanych dokład­
ności i zasięgu kam ery. Pod zasięgiem k a m e r y rozum iem y graniczną w iel­
kość gwiazdową SSZ przy określonej szybkości kątow ej jego ruchu.
Zgodnie z in stru k cją obsługi kam ery [1] pow inna istnieć możliwość
obserw acji obiektów o jasności do 12,m i o prędkościach kątow ych
0 ,2 ° / s e k ^ v ^5 l°/se k , a dokładność w yznaczenia pozycji pow inna być
rzędu 2". N atom iast autorzy opracow ań m ateriałów obserw acyjnych z róż­
nych stacji podają m niej optym istyczne rezultaty. Jed y n ie stacja Użgorod
podaje zasięg przy 30 sekundow ej ekspozycji rów ny 12m i dokładność w y­
znaczenia pozycji obiektu średnio około 2" [2], [9]. W pracy przeglądo­
wej [3] o różnych kam erach do fotograficznych obserw acji sztucznych sa­
telitó w Ziemi autorzy podają zasięg kam ery AFU-75 do 10 wielkości
gw iazdow ej. Z oceny kam ery AFU-75, ustaw ionej n a sta c ji B aja (Węgry)
w ynika, że przy zastosow aniu norm alnie używ anych film ów zasięg k a­
m ery w ynosi 6,54-7m, a realn a dokładność w yznaczenia pozycji wynosi
3-^3,5" [6]. W U łan B ator [8] przy czułości film u 1300 GOST i czasie
ekspozycji 1 m in u ta uzyskano zasięg kam ery rów ny l l 'm.
Z powyższego zestaw ienia widać, że zasięgi 'kam er były badane przy
różnych czasach ekspozycji i zazwyczaj nie podaw ano czułości stosow a­
nego film u, istotnej dla uzyskanego zasięgu. B rak jest rów nież inform acji
jaki w pływ na zm niejszenie zasięgu kam ery m a praca m echanizm u kom ­
pensacyjnego, stosow anego przy obserw acjach słabych obiektów.
Publikacji, dotyczących w yników obserw acji słabych satelitów kam erą
AFU-75, jest bardzo mało. Większość stacji publikow ała dotychczas je ­
dynie rez u lta ty obserw acji satelity Pageos, fotografow anego w system ie
obserw acji jasnych obiektów. Z publikow anego zestaw u obserw acji na
stacji Użgorod [2] rów nież w idać, że liczba uzyskanych negatyw ów sła­
bych satelitów , w stosunku do liczby obserw acji Pageosa, jest m ała, m im o
że obserw owano łącznie 13 słabych obiektów.
H ieron im H u rn ik i inni
74
Oprócz kam ery AFU-75 pracują m iędzy innym i takie kam ery śledzą­
ce, jak SB'G i B aker-N unn. Z założeń konstrukcyjnych w ynika, że k a ­
m era SBG pow inna mieć zasięg do 12™ i dawać dokładność rzędu l" [14],
jednak dla niektórych egzem plarzy tej kam ery, ze względu na duże błędy
optyki, realn a dokładność wynosi 4" [13], a oceniany zasięg przy śledze­
niu do 10m. K am ery B aker-N unn spraw dziły się w kolejnych program ach
„S tan d art E a rth ”. Uzyskano dokładność rzędu l,6-^2" [11] i dostateczną
dla tego celu liczbę obserw acji słabych satelitów .
Dokładność reje strac ji czasu dla w szystkich kam er śledzących ocenia
się jako rów ną 0,001 sek., mimo że różne są system y reje strac ji m om en­
tów czasu w tych kam erach.
Dla każdej kam ery śledzącej podstaw ą do w ykonania obserw acji jest
efem eryda obserw owanego obiektu, dokładna zarów no pod w zględem po­
łożenia, jak i szybkości śledzenia. Oceniono, że w ym agana dokładność efe­
m erydy dla ustaw ienia trzeciej osi kam ery AFU-75 jest 0,5° [7]. P rzy do­
puszczeniu błędu ustaw ienia osi rów nego 1°, m aksym alny k ą t m iędzy
chw ilow ym śladem satelity a kierunkiem ruchu kam ery też jest rów ny 1°,
a to przy kom pensacji 3 mm daje w ydłużenie obrazu o 52 m ikrom etry
i przy kom pensacji 6 m m w ydłużenie o 104 m ikrom etry. P rzy błędzie
ustaw ienia 0,5° w ydłużenie będzie odpowiednio 26 i 52 m ikrom etry. W o­
bec tego, w norm alnych roboczych w arunkach, należałoby stosow ać 3 m i­
lim etrow ą długość odcinka kom pensacji. Ja k widać, naw et w ty m w y­
padku, w krytycznych w arunkach, obraz satelity może w ydłużyć się
o 100%.
Szybkość śledzenia za satelitą można otrzym ać z dokładnością
0,0004°/sek [12]. Jeżeli przyjąć średnicę obrazu satelity na negatyw ie
rów ną około 50 m ikrom etrów (obraz popraw ny, punktow y) i założyć, że
w ydłużenie obrazu może być większe m aksym alnie o 50% tej w artości, to
tablice 1 i 2 pozw alają ocenić przy jakich czasach śledzenia i jakim błędzie
szybkości śledzenia obserw acje będą jeszcze wartościowe. Możliwość
Tablica 1
t
\
V
0,1
0,2
0.3
0,4
0,5
0,6
0,7
3 sek
4 sek
5 sek
6 sek
7 sek
8 sek
9 sek
10 sek
6
13
19
26
32
39
45
9
17
26
35
43
52
60
11
22
32
43
54
65
76
13
26
39
52
65
78
91
15
30
45
60
76
91
106
17
35
52
69
86
104
121
19
39
58
78
97
117
136
22
43
65
86
108
130
151
\
A n a liza zasięgu i dok ład no ści k a m e r y AFU-75
75
otrzym ania szybkości śledzenia z dokładnością 0,0004°/sek z góry określa
nam błąd rozm ycia obrazu i dla w olnych obiektów w ynosi on około 0,2%,
a dla szybkich obiektów około 0,4%.
W tablicy 1 p rzy jęta szybkość sa te lity v — 0,2°/sek. W tablicy 2 p rzy ­
jęta szybkość satelity v = l°/se k . t — czas śledzenia; v — błąd szybkości
kątow ej podany w procentach. W artości w tablicach podane są w m i­
krom etrach.
Dla oceny możliwości fotografow ania słabych obiektów kam erą AFU-75, ustaw ioną na stacji In sty tu tu Geodezji i K artografii w Borow ej Gó­
rze, w ykonano 3 zdjęcia satelity E ksplorer 29 oraz zdjęcia gwiazd z cza­
sami ekspozycji 1 sek, 3 sek, 10 sek. Ponadto w ykonano zdjęcia P lejad
w system ie obserw acji słabych satelitów , stosując szybkości śledzenia:
0,05°/sek, 0 ,l°/sek i 0,2°/sek.
Tablica 2
\
t
3 sek
4 sek
5 sek
6 sek
7 sek
8 sek
32
65
97
130
162
194
43
86
130
173
216
259
54
108
162
216
270
324
65
130
194
259
324
389
76
151
227
302
378
454
86
173
259
346
432
518
9 sek 10 sek
's
v
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
97
194
292
389
486
583
108
216
324
432
540
648
R ezultaty oceny zdjęć gwiazd, na dwóch różnych film ach, z czasam i
ekspozycji 1 sek, 3 sek i 10 sek, ilu stru ją tablice 3 i 4. Tablica 3 zaw iera
w yniki uzyskane na film ie 1-KX3-X II-74-6, typ 24, a tablica 4 — na film ie
7-KX3-V III-74-6, typ 15.
W tablicach 3 i 4 podane są średnice śladów gw iazd (w m ikrom etrach)
w zależności od ich wielkości gwiazdowej m i czasu ekspozycji t. Z ta ­
blic tych widać, że średnice obrazów jeszcze m ierzalnych są w granicach
30-4-50 m ikrom etrów . R ozpatrując, że czas ekspozycji dla kom pensacji
3 mm, przy szybkości śledzenia 0 ,l°/se k jest rów ny około 0,3 sek, a przy
szybkości śledzenia 0,2°/sek wynosi 1,1 sek, w yprow adzono sum aryczną
krzyw ą zależności jasności od czasu ekspozycji (rys. 1). Z ry su n k u 1 w y­
nika, że dla czasu ekspozycji 0,3 sek realn e jest uzyskanie obrazu obiektu,,
którego jasność odpowiada 4-4-5 wielkości gwiazdowej.
Równocześnie, na podstaw ie zdjęć P lejad, w ykonanych z różnym i cza­
sam i śledzenia, można wnioskować, że obiekty, k tóre przy określonej
szybkości kątow ej m iałyby: przy v = 0,05°/sek — jasność do 7m, przy
v — 0 ,l°/se k — jasność do 5,5™ i przy v = 0,2°/sek — jasność do 4,5m,
można byłoby fotografow ać w system ie Я.
H ieron im H u rn ik i inni
76
Tablica 4
Tablica 3
\
/
\
1 sek
m
3 sek
10 sek
m
\
6,2
7,1
8,5
10,0
/
116
52
128
80
60
35
1 sek
3 sek
10 sek
60
32
77
36
28
37
100
65
63
56
28
\
6,1
7,1
8,1
9,0
10,6
153
112
87
82
Zdjęcia satelity E kspłorer 29 w ykonane były przy kom pensacji 3 mm
r.a film ie o czułości 36 DIN i na w szystkich trzech zdjęciach jest po 12
m ierzalnych obrazów satelity. Zdjęcia zostały dw ukrotnie pom ierzone
i zredukow ane m etodą T u rn e r’a z uw zględnieniem w yrazów drugiego
rzędu.
5 = а х + Ъ у + с + т х 2+ р х у + г у 2,
г) = d x + ey + f+ g x 2+ tx y + s y 2.
^
Na każdej kliszy w ybrano 7 gwiazd odniesienia. Błędy średnie dla po­
szczególnych klisz podane są w tablicy 5. Na kliszy n r 1 odrzucono w tra k Tablica 5
Numer
śladu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Klisza nr 1
Klisza nr 2
Klisza nr 3
e5
en
ee
en
*4
en
+ 0,3"
0,8
0,6
1,7
1,7
± 1,3"
1,7
0,4
0,6
0,2
±1,0"
2,8
3,3
2,6
3,0
2,1
4,4
5,3
0,6
1,0
2,1
2,1
±3,0"
2,8
2,0
2,3
1,6
1,6
0,4
0,3
2,2
4,7
3,5
1,2
± 1,0"
0,6
1,2
2,4
2,0
1,5
0,6
0,0
0,1
1,2
0,7
0,6
±1.0"
0,6
0,5
0.9
0,3
0,3
1,1
0,5
—
—
4,1
1,6
0,6
0,2
0,4
1,5
1,1
0,5
—
—
0,3
2,3
0,1
0,4
0,1
0,5
cie opracow ania 6 i 11 ślad satelity, ze w zględu na w y k ry te błędne po­
m iary ich w spółrzędnych prostokątnych.
Błąd średni wyznaczono w edług w zoru
[(O —C)2]
- ± v :i n — m
A n a liza za sięgu i do kła dn ości k a m e r y AFU -75
77
gdzie: n — liczba gwiazd odniesienia, m — liczba niew iadom ych, О —С —
różnica m iędzy w artością obserw ow aną a w yrów naną.
A nalizując w artości О —С oraz e m ożna dojść do w niosku, że realn e
jest otrzym anie błędu średniego położenia obiektu w granicach 2", w yni­
kającego z optyki kam ery, bez uw zględnienia błędu reje strac ji czasu.
Oczywiście w skazane by było zwiększenie liczby gwiazd odniesienia przy
opracow yw aniu negatyw ów .
Dla oszacowania błędu czasu przeprow adzono w yrów nanie dla w szyst­
kich trzech zdjęć satelity. W yrów nanie położeń w czasie przeprow adzono
w sposób nietypow y, to znaczy, zakładając popraw ność rozkładu położeń
obiektu na negatyw ie. W yniki podane są w tablicy 6.
W yrów nanie przeprow adzono krzyw ą drugiego stopnia:
tj = AXj2+ ßXj + C.
(2)
U zyskana w artość błędu jest duża i w skazuje na konieczność dodatko­
wego badania kam ery w zakresie reje strac ji czasu.
H ieron im H u rn ik i inni
78
Podsum ow ując otrzym ane rezultaty, można w yciągnąć w nioski ogól­
ne, że uzyskanie zdjęć słabych obiektów kam erą AFU-75, na film ach o du­
żej czułości, jest realne. Dokładność położenia obiektów w czasie, przede
w szystkim zależna będzie od dokładności zarejestrow anych w skazań fotochronografu.
Tablica 6
Klisza nr 2
Klisza nr 1
hr
4,197s
8,584
10,754
12,982
15,142
19,592
21,775
23,962
26,157
28,407
O -C
+ 0,030s
-0 ,0 4 5
-0,011
+ 0,013
-0 ,0 1 9
+ 0,013
+ 0,009
+ 0,015
+ 0,020
-0 ,0 3 5
£ — ± 0,028s
U,
O -C
4,064s
6,568
8,884
11,230
13,535
15,887
18,220
20,546
22,841
25,180
27,531
29,880
—0,027s
+ 0,037
+ 0,019
-0 ,0 3 2
+ 0,003
+ 0,010
+ 0,002
-0 ,0 2 7
+ 0,004
+ 0,006
+ 0,015
-0 ,0 0 9
e = ±0,020s
Klisza nr 3
O -C
U,
■4307s
6,734
9,245
11,772
14,267
16,785
19,300
21,791
24,303
26,850
29,469
32,014
+ 0,066s
-0 ,0 0 2
-0 ,0 4 6
-0 ,0 6 8
-0 ,0 3 4
+ 0,002
+ 0,041
+ 0,038
+ 0,056
+ 0,015
—0,044
-0 ,0 2 4
£ = ±0,049s
BIBLIOGRAFIA
[1] Łapus z ka K.K.: S p u tn ik ow aja fotokam iera A FU -75, R iga-M osk w a 1971 r.
[2] Bratni czuk Ы.В. i drugije: O riezultatach astrom ietriczeskoj- obrabotki n ieg a tiw o w połuczennych w kom piensacjonnom rieżim ie na kam ierie A FU -75, N a u cz­
n y je inform acji, w yp u sk 28, M oskw a 1974 r.
[3] Łozińskij A.M., Ma s i e wi c z A.F.: F otograficzeskije nabludienija isk u stw ien n ych
sp u tn ik ów Z iem li, N au czn yje inform acji, w yp u sk 18, M oskw a 1970 r.
[4] Łozińskij A.M.: Isp olzow an ije czasów T K N -33 dla kam iery A FU -75, N au czn yje
inform acji, w yp u sk 22, M oskw a 1972 r.
[5] Łapus z ka K. K. : N o w y je sow ietsk ije fotok am iery dla nabludienija isk u sstw ien n ych spu tn ik ów Z iem li, N ab lu d ien ija isk u sstw ien n ych sp u tn ik ów Z iem li, nr 9,
W arszaw a 1970 r.
[6] Mi hoj C.: R oi k am iery A FU -75 w m ieżdunarodnych program ach gieod ieziczeskogo nablu dien ija ISZ, N abludienija isk u sstw ien n y ch sp u tn ik ów Z iem li, nr 11,
B erlin 1972 r.
[7] S z k o d r o w B., Uml i e nski j В O tocznosti efiem ierid dla nabludienij s kam ieroj
A F U -75, N ab lu d ien ija isk u sstw ien n y c h sp u tn ik ó w Z iem li, nr 11, B erlin 1972 r.
[8] B o h mi er B., Riadnaa D.: N iek otoryje riezu lta ty isslied o w a n ija k am iery A FU -75
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
w U łan -B ator, N ab lu d ien ija isk u sstw ien n y ch sp u tn ik ó w Z iem li ,nr 10, U łan
B ator 1970 r.
Bratni czuk M.B., K i r i pi e n k o A.F.: C zietyriech osn aja aw to m a ticzesk a ja fo to k a m iera ISZ, N ab lu d ien ija isk u sstw ien n y ch sp u tn ik ów Z iem li, nr 8, B u d ap eszt
1969 r.
Baker M.L., Ma k e n s o n M.W.: An in trod u ction to A stron om ies, N e w York,
London 1967 r.
Sm ith sonian S tan d art Earth (III) ed. E .M .G aposchkin, SA O S p ecia l R eport
N o 353, 1973 r.
Abele M., Biat er J.: W yliczen ije efiem ieryd ISZ dla u stan ow ok s cziety riech o snoj m ontirow koj, N ab lu d ien ija isk u sstw ien n y c h sp u tn ik ó w Z iem li, nr 14, B u ­
kareszt 1975 r.
K a r s k y G., K o s t e l e c k y J., S k o u p y V., S y n e k J.: R esearch report V UG TK ,
No 511, P raha 1973 r.
Sz t e j n bach M.: N ow yj tieliesk op Z eissa 420/500/760 dla n abludienij sp u tn ik ów ,
N ab lu dienija isk u sstw ien n y ch sp u tn ik ów Z iem li, nr 3, B erlin 1965 r.
Re c e n zo wa ł doc. d r hab. inż. Janusz S l e d z i ńs k i
Rękopi s złożono w Re d a k c j i w l u t y m 1976 r.
ХЕРОНИМ Х У РН И К
ХЕЛЕНА БЕН ЕВС К А
ЭДВА РД БУТКЕВИ Ч
КРЫ СТЫ Н А К У Ж И Н Ь С К А
В О Ж Е Н А М А ЕВС КА
А Н А Л И З ГРА Н И Ц Ы ДЕЙСТВИЯ И ТОЧНОСТИ К А М ЕРЫ AFU-75
Рез юме
В работе проведен обзор на основе литературы результатов наблю дений к а ­
мерой (фотоустановкой) A FU -75. П риведено полученны е результаты на р азн ы х
станциях сн абж ен н ы х этими камерами.
Для сравнения приведены подобны е данны е, касаю щ иеся камеры с л еж ен и я
SB G и камеры B ak er-N u n n .
П роанализировано полученны е точности, граница действия и качество и зобр а­
ж ения спутника, принимая во внимание неточности эф ем ерид.
В эксперим ентальной части проверено границу действия камеры A F U -75,
уставленной на станции в Б оровой Гуре, и оп р едел ен о средню ю ош ибку поло­
ж ения и ош ибку времени. Средню ю ош ибку пол ож ен и я оценено как равную 2",
а ош ибку времени 0,030 сек.
HI ER O NI M H U R N I K
HE L E NA B I E N I EW S K A
E D W A R D B UT KI E W I C Z
KRYSTYNA KURZYŃSKA
BOŻENA MA JE WS K A
ANALYSIS OF THE RANGE AND ACCURACY OF AFU-75 CAMERA
Summary
L iterary su rv ey of ob servation resu lts b y A FU -75 cam era w as done in th is
paper. R esults obtained in d ifferen t stations, equipped in the sam e cam era have
been m entioned here.
Sim ilar data referring to SBG tracing cam era and the Baker N unn Camera are
introduced for com parison.
O btained accuracy, range of a cam era and q u ality o f sa tellite p icture h ave been
an alysed , regarding also inaccuracy of ephem erides.
In the exp erim en tal section the range o f th e A FU -75 cam era placed in the
station at B orow a Góra w as checked and approxim ate errors of position and tim e
w ere determ ined. T he m ean square error of th e position w as sp ecified as equal
to 2", and the tim e errors as 0,030 second.