Отчет 17 с., 4 ч., 1 рис., 41 источник
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА – радиоастрономическое оборудование, радионаблюдения Солнца, ПЗС-фотометрия, дистанционное управление телескопом, рентгеновские двойные системы, активные ядра галактик; GPS; ГЛОНАСС; Параметры вращения Земли
Объект исследования или разработки
Ввод в строй GPS/ГЛОНАСС станции СПбГУ; модернизация аппаратурно-регистрирующей части радиотелескопа УРТ-2.5, измерение диаграммы направленности радиотелескопа УРТ-2.5; ввод в строй системы дистанционной беспроводной связи с телескопом LX200 16” и приемной аппаратурой.
Цель работы
Обеспечение научной и учебной работы передовыми наблюдательными и вычислительными средствами
Метод или методология проведения работы
Улучшены технические характеристики регистрирующей системы спектрометра диапазона 4-6 Ггц радиотелескопа УРТ-2.5 путем использования более мощного компьютера и высокоскоростного 14-битного АЦП; разработано новое программное обеспечение для измерения диаграммы направленности радиотелескопа УРТ‑2.5 с помощью построения двумерной карты, изготовлены пластины Савара для переделки имеющегося фотометра в фотометр-поляриметр.
Выполнены работы по GPS/ГЛОНАСС станции с целью обеспечения требований международных геодинамических сетей, включая требования по установке антенны, требования к программному обеспечению, а также требования по организации наблюдений и передачи наблюдательных данных.
Результаты работы
На радиотелекопе УТР-2.5 модернизирована система управления двигателями и введена в строй новая система регистрации данных со спектрометра с использованием платы АЦП L791; разработано новое программное обеспечение для системы регистрации и обработки данных; проведены пробные испытания по измерению диаграммы направленности радиотелескопа УРТ-2.5 путем построения двумерной карты.
Выполнен ремонт наблюдательного павильона телескопа LX200 16”. Налажена система дистанционного управления телескопом. Проведены испытания поляриметрического и спектрального оборудования. Отработан комплекс программ для приема, первичной обработки и анализа фотометрических данных. Выполнены фотометрические наблюдения ряда объектов по международным научным программам.
Запущена в постоянную работу /ГЛОНАСС станция СПбГУ. В результате выполненных работ службами EUREF и IGS, принято решение о включении GPS/ГЛОНАСС станции СПбГУ в европейскую и международную геодинамические сети.
На базе новой астрономической техники проводятся учебные практики, выполняются курсовые и дипломные студенческие работы
Основные конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные характеристики
В результате выполнения проекта в 2006 г. на радиотелескопе УРТ-2.5 была заменена вычислительной техники и реализована технически и программно двухкомпонентная (двухкомпьютерная) система параллельной регистрации данных со спектрометра диапазона 4-6 Ггц с использованием звуковой карты (на AMD К2 - 200 Мгц) и нового высокоскоростного 14-битного АЦП L791 фирмы L-Card (на AMD 400 Мгц). Канал регистрации, основанный на звуковой карте, осуществляет как съем данных, так и управление телескопом. Канал с АЦП L791 осуществляет пассивный съем данных. Выходные цифровые сигналы по обоим каналам идентичны (при соответствующей нормировке) по полезной составляющей, но различаются по шумовой компоненте и могут быть скомбинированы для уменьшения шумов. Вновь разработанное программное обеспечение позволяет проводить автоматически съем и вывод карты в виде набора линейных сканов.
Разработан комплекс программ для приема, первичной обработки и анализа поляриметрических и спектральных данных для телескопа LX200 16”. Комплекс программ предназначен прежде всего для обработки FITS-кадров с конкретным форматом заголовка, и с конкретной, разработанной нами методикой получения кадров. Его отличие от существующих стандартных пакетов – в возможности использования в различных операционных средах, включая Windows 98, Windows XP, OS/2.
Аппаратное обеспечение GPS/ГЛОНАСС станции СПбГУ включает прецизионный двухчастотный приемник GPS/ГЛОНАСС, принимающий как кодовый, так и фазовые сигналы навигационных спутников, прецизионную антенну JNS-4, снабженную кольцевой защитой от переотраженных волн, схемой подавления переотраженных сигналов, а также защитным радомом. Разработанное программное обеспечение позволяет считывать и архивировать результаты измерений в непрерывном режиме, а также управлять режимами работы приемника. Монтаж антенны выполнен на железобетонном основании в соответствии с требованиями IGS.
Степень внедрения
Канал регистраци
Проведены успешные испытания спектрографа DSS-7, работающего в диапазоне 350-800 нм с разрешением 0.55 нм на пиксел. В ноябре 2006 г. с его помощью на телескопе LX200 16” получен спектр a Lyr, с экспозицией 2 секунды в условиях переменной облачности. Телескоп LX200 16” включен в программу Всемирного блазарного телескопа (WEBT);
GPS/ГЛОНАСС станции СПбГУ запущена и работает в постоянном режиме в составе европейской и международной геодинамическх сетей.
Рекомендации по внедрению или итоги внедрения результатов НИР
Рекомендуется после завершения оптимизации работы платы L791 использовать ее при проведении регулярных наблюдений на телескопе УРТ‑2.5 в качестве стандартного оборудования. Рекомендуется разработать интерактивную программу построения и обработки двумерной карты для измерения диаграммы направленности радиотелескопа УРТ-2.5 и опробовать ее в осеннем семестре 2007 г. в рамках спецпрактикума студентов-радиоастрономов математико-механическогофакультета СпбГУ.
Спектрограф DSS-7 предназначен в первую очередь для студенческих работ. Регулярные наблюдения на телескопе LX200 16” с этим спектрографом начаты в 1 квартале 2007 года
В результате выполненных работ запущена станция GPS/ГЛОНАСС СПбГУ, которая позволит повысить точность определения параметров вращения Земли, параметров тропосферы и ионосферы и, главным образом, эфемерид навигационных спутников ГЛОНАСС.
Область применения
Новые возможности телескопа УРТ-2..5 позволяют использовать его в Солнечной радиоастрономии для научной и учебной работы. Мониторинг рентгеновских двойных систем и активных ядер галактик, а также исследования молодых звезд в областях звездообразования – это область применения оптического телескопа LX200 16” .
Наблюдательные данные GPS/ГЛОНАСС станции СПбГУ могут быть использованы для решения задач астрометрии и геодинамики, таких как уточнение орбит навигационных спутников, поддержка земной системы координат, исследования вращательного движения Земли.
Помимо перечисленных научных задач новая техника широко используется в учебном процессе при проведении астрономических практик и при выполнении курсовых и дипломных работ.
Экономическая эффективность или значимость работы
Установка новой вычислительной техники и продолжение дальнейшей модернизации оборудования должны в ближайшем времени привести к выходу УРТ-2.5 в режим ежедневных автоматических наблюдений Солнца, что значительно увеличит объем поступающих материалов для научной и учебной работы.
Система дистанционной беспроводной связи и управления телескопом LX200 16” и приемной аппаратурой необходима прежде всего для проведения студенческих практик, поскольку из соображений техники безопасности присутствие большого количества студентов на телескопе, установленном в павильоне на крыше здания НИИФ, сопряжено с излишним риском. С августа 2006 г. студенческая практика проводится из помещения лаборатории наблюдательной астрофизики. При необходимости наблюдения могут теперь выполняться из любого места Земли, где есть доступ к Интернету. Это позволяет осуществлять оперативное вмешательство опытного наблюдателя в процесс получения данных.
Ввод в эксплуатацию GPS/ГЛОНАСС станции СПбГУ, а также включение ее в европейскую и международную геодинамические сети имеет большое значение как для фундаментальных исследований в области астрометрии и геодинамики, так и для решения ряда прикладных задач, таких как оценка и прогноз параметров вращения Земли, а также уточнение орбит навигационных спутников ГЛОНАСС
Прогнозные предположения о развитии объекта исследования.
В связи с вводом в строй нового АЦП появляется возможность увеличить частоту модуляции у спектрометра, что должно позволить повысить временное разрешение аппаратуры и уменьшить влияние низкочастотных шумов.
Оснащение телескопа LX200 16” современными светоприемниками позволяет использовать этот телескоп в международных наблюдательных кампаниях, таких как программа Всемирного блазарного телескопа (WEBT).
Наблюдательный материал, полученный на GPS/ГЛОНАСС станции СПбГУ, представляет ценность для расширения
исследований в области астрометрии и геодинамики, выполняемых в настоящее время в НИАИ СПбГУ, а именно:
исследование атмосферных и океанических возмущений движения полюса в суточной полосе частот;
исследование влияния геомагнитной активности на скорость вращательного движения Земли;
определение параметров ориентации Земли по ГЛОНАСС измерениям..