Как найти спутник в телескоп

Телескопами уже никого не удивишь, кто то покупает их в магазине, а кто то до сих пор делает самодельные. И если в вечернее время посмотреть в него на небо, то при первом знакомстве с этим предметом, можно слегка разочароваться. Ведь без определенных знаний, найти что то интересное будет очень сложно. В первый раз, максимум что получится рассмотреть, это луна, юпитер и Сатурн. Но в процессе изучения звезного неба, вы сможете находить более интересные вещи, к одним из таких объектов, относится международная космическая станция. Она расположена довольно близко к земле и большие размеры, позволяют обнаружить ее в телескоп. Но МКС слишком близко расположена к земле и когда она пролетает в поле зрения, то находится в тени земли, поэтому солнечный свет от нее не отражается и на черном фоне неба, мы не увидим черный силуэт. Как же его обнаружить. Если не удается подсветить объект, то можно подсветить задний фон. И снова мы терпим фиаско, задний фон, это огромная пустота и подсветить ее не получится. Но астрономы не сдаются и ищут этот задний фон.

В качестве фона можно использовать крупные объекты, а из таких у нас Луна и Солнце причем они оба яркие. На их фоне мы и будем искать пролетающую мимо МКС. Полет этой станции рассчитан до секунды без отклонений даже на миллиметр. И мы сможем отследить станцию в назначенное в ремя с помощью множества приложений и сайтов. Один из таких МКС онлайн. Нам остаётся только дождаться момента и наслаждаться картинкой в окуляре.

Всем приятных наблюдений, а мне побольше лайков.

Нередко люди, далекие от астрономии, вдохновляются фотографиями с телескопа Хаббл или, к примеру, Джеймса Уэбба, и приобретают себе любительский телескоп. Своими глазами рассматривать поверхности планет, пролетающие ледяные кометы или туманности, которые находятся в миллионах световых лет от Земли — это невероятно интересно. Приближаясь к окуляру телескопа, человек с замиранием сердца предвкушает, как сейчас он погрузится в загадочный мир космоса, завораживающий скрытыми от посторонних глаз деталями и яркими красками. Но что же в итоге? Как это часто бывает, ожидание и реальность друг от друга сильно отличаются. Но это вовсе не значит, что покупать телескоп не имеет смысла. Просто посмотрите на эти фото, и вы сами все поймете.

Чем дорогой телескоп отличается от дешевого

Если вы зайдете в любой интернет-магазин, то заметите, что цены на любительские астрономические телескопы начинаются от 50 или даже 25 долларов США (примерно 1560 рублей) и могут доходить до нескольких тысяч долларов. Не нужно быть специалистом, чтобы понять, что чем дороже телескоп, тем лучше в него будут видны различные космические объекты. Но насколько велика и критична эта разница?

С технической точки зрения телескопы отличаются между собой оптикой, типом конструкции, диаметром объектива и, конечно, размерами. Любительские телескопы бывают линзовыми, линзово-зеркальными и зеркальными. При покупке недорогого аппарата диаметром до 100 мм, лучше отдать предпочтение линзовой или линзово-зеркальной модели. Если же вас интересует телескоп с диаметром объектива свыше 100 мм, то лучше, чтобы он был зеркальным.

Насколько сильно отличаются возможности дешевых телескопов от дорогих и стоит ли платить больше? Планеты можно увидеть даже в самый дешевый телескоп. Вопрос только в том, что и как будет видно.

Многие думают, что в дорогой телескоп объекты будут более крупными, так как он сильнее увеличивает, что позволит рассмотреть мелкие детали. Но на самом деле это не совсем так. Да, дорогие телескопы сильнее увеличивают, но разница не настолько значительная, насколько отличается цена. Особенно это касается объектов, расположенных на большом расстоянии.

А вот в плане четкости картинки отличие будет существенным. Для лучшего понимания, телескопы разной ценовой категории можно сравнить с разным разрешением видео на YouTube — между видео в 360p, 1080p и 4k разница колоссальная. Так вот один и тот же объект в дешевый телескоп будет виден подобно видео с разрешением 360p, а в дорогой — 720p или даже 1080p.

От чего зависит видимость объектов

Видимость объектов зависит не только от качества телескопа, но и внешних факторов. Причем речь вовсе не об облачности. Колоссальное влияние на видимость оказывает световое и атмосферное загрязнение. Дело в том, что все городское освещение рассеивается в атмосфере, а также отражается от частичек пыли, которые летают в воздухе.

В результате объекты могут выглядеть очень нечеткими и размазанными даже в самый дорогой телескоп. Поэтому, если вы решили заниматься астрономией на собственном балконе, особенно в большом городе, то это не лучшая идея. Чтобы посмотреть на планеты и различные космические объекты, придется выехать за город где отсутствует уличное освещение и меньше атмосферное загрязнение. Именно поэтому обсерватории строят в горах, вдали от цивилизации.

Что можно увидеть в телескоп?

Многие люди думают, что в телескоп можно рассматривать планеты Солнечной системы в деталях, и выглядеть они будут так, как на картинках, которые публикует NASA. Вот тут любителей и ожидает самое большое разочарование. Дело в том, что многие планеты даже в дорогой телескоп выглядят как небольшие размытые пятнышки. Но это вовсе не значит, в любительский телескоп вообще ничего интересного увидеть нельзя.

Меркурий и Венера

Меркурий по причине близкого расположения к Солнцу увидеть сложно, кроме того, наблюдать его можно очень редко. Даже если у вас получится поймать его в объектив телескопа, выглядеть он будет словно маленькая размытая клякса.

С Венерой ситуация получше, ее можно увидеть и в недорогой телескоп, но выглядеть она будет тоже не сильно впечатляюще — серебристый серпообразный объект совсем небольшого размера. Ни о каких деталях говорить не приходится, даже если вы будете смотреть на Венеру в дорогой аппарат.

Марс

Большинство людей интересует не Венера и не Меркурий, а Марс, где ученые по сей день пытаются найти жизнь или хотя бы ее следы, если она когда-то существовала, а может даже стала причиной «гибели» красной планеты. Но, к сожалению, рассмотреть Марс тоже не получится. Даже когда планета находится на самом близком к Земле расстоянии, в дешевый телескоп она выглядит как красное пятно с округлыми очертаниями, к когда Марс далеко от нашей планеты, и этого видно не будет.

В дорогой аппарат деталей будет побольше. Если по везет, вы сможете увидеть даже полярные шапки. Но, в любом случае, картинка будет далека от того, что многие обычно себе представляют.

Юпитер и Сатурн

Смотреть на Юпитер гораздо интересней. Даже Галлилео Галлилей смог увидеть эту планету в свою подзорную трубу, поэтому мощный телескоп не нужен. В дешевый аппарат вы и подавно увидите Юпитер с его экваториальными полосами. В дорогой телескоп изображение будет более четким, вы сможете разобрать даже четкие границы между экваториальными полосами. Также в любой телескоп можно увидеть четыре спутника Юпитера. К сожалению спутник Энцелад, на котором может быть жизнь, в любительский телескоп не виден.

Еще больше впечатление производит Сатурн. В любой телескоп можно увидеть его знаменитые кольца и спутники. А если смотреть на планету в дорогой аппарат, можно разобрать еще и экваториальные полосы.

Уран, Нептун и Плутон

Что касается Плутона, его не получится увидеть ни в дешевый, ни в дорогой телескоп так, чтобы в этом был какой-то смысл. Слишком далеко он находится от Земли, кроме того, имеет маленькие размеры.

Уран и Нептун увидеть можно, причем в дорогой телескоп можно даже рассмотреть цвет этих планет. Но, в любом случае, они будут выглядеть как маленькие размытые пятна. То есть для любителей эти планеты особого интереса не представляют.

Объекты глубокого космоса

Для наблюдения за объектами глубокого космоса, большое увеличение, как это ни странно, вообще не требуются. А вот от диаметра объектива зависит многое, так как он определяет светосилу телескопа. То есть, чем больше диаметр объектива, тем больше света он способен уловить. Именно способность улавливать свет позволяет в ночном небе увидеть какую-нибудь галактику или туманность.

Поэтому при обозрении объектов глубокого космоса разница между дешевыми и дорогими телескопами чувствуется более отчетлива. Но еще более важным является отсутствие светового загрязнения. Пытаться рассматривать объекты глубокого космоса из центра большого города не имеет смысла в любой телескоп.

Чтобы добиться результата, небо должно быть безоблачным и безлунным, а атмосфера не должна быть загрязненной. В таком случае в дорогой телескоп получится увидеть сотни различных объектов. Правда четко будет видно лишь несколько десятков. На обилие красок рассчитывать не стоит — дальний космос выглядит черно-белым. А как же фото, спросите вы? Краски в них добавляют искусственно при помощи фильтров. А иногда фотографии вообще раскрашивают искусственно, но вовсе не для красоты. Таким образом ученые различают как различные газы взаимодействуют в космосе и формируют галактики и туманности.

Звезды и Солнце

Звезды вряд ли представляют большой интерес для наблюдения. Они выглядят абсолютно так же, как и без телескопа. Единственное, часто вы будете обнаруживать, что объект, который невооруженным взглядом выглядит как одна звезда, на самом деле состоит из нескольких звезд, близко расположенных друг к другу. Наблюдать такие «множественные» звезды можно в любой телескоп.

Что касается Солнца, увидеть его в телескоп можно лишь два раза в жизни — левым глазом и правым глазом. И в этой шутке действительно есть доля шутки. Без специальных приспособлений на нашу звезду смотреть нельзя. Но можно приобрести специальный фильтр, который работает по принципу солнцезащитных очков. Даже в самый недорогой телескоп с использованием фильтра можно увидеть на Солнце пятна. В дорогой телескоп, как обычно, деталей будет больше.

Луна

Как не сложно догадаться, Луну можно рассматривать в телескоп во всех подробностях. Надо сказать, что крупные детали рельефа нашего спутника можно увидеть даже в подзорную трубу или бинокль.

В телескоп же можно увидеть даже сравнительно небольшие кратеры и различные неровности спутника. Особенно много деталей вам покажет дорогой телескоп. Но пытаться разглядеть американский флаг и луноход не стоит даже в него, так как возможностей телескопа для этого в любом случае недостаточно.

Кометы, сверхновые и искусственные спутники Земли

Иногда, когда кометы подходят близко к Солнцу, их можно увидеть в любой телескоп. Они обычно выглядят как туманная оболочка и маленькая светящаяся точка внутри. Но иногда кометы приближаются к Земле, что позволяет рассмотреть их более детально. А еще в телескоп можно увидеть земные спутники и даже МКС.

Если заниматься наблюдением космоса более серьезно, время от времени можно увидеть такие явления, как взрывы сверхновых, затмение звезд астероидами, и пр. Также можно наблюдать переменные звезды, которые с течением времени меняют свою яркость.

Обязательно подписывайтесь на ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ, где вас ожидают поистине захватывающие и увлекательные материалы.

Да, наблюдение за космическими объектами в телескоп — это не такое красочное шоу со множеством деталей и подробностей, как многие себе представляют. Однако от этого оно не становится менее увлекательным и захватывающим.

Большинству телескопов не надо быть быстрыми. Даже несмотря на движение Земли относительно наблюдаемых объектов — это физическое явление называется параллакс, — скорость движения большинства систем для наблюдений за звёздами и другими небесными телами составляет не более нескольких градусов в час. Многие телескопы вообще не перемещают за весь сеанс наблюдения.

А вот в Санкт-Петербурге, в научно-производственном центре «Прецизионная электромеханика» университета ИТМО, создают цифровые электроприводы для телескопов и других систем наблюдения, требующих быстрого и точного перемещения.

Что же это за объекты, для наблюдения за которыми требуются такие системы?

 © warhead.su

Несмотря на всё большее количество материалов, посвящённых теме космического мусора, люди до сих пор не до конца осознают масштабов этой проблемы. Количество запусков увеличивается год от года, растёт и число запускаемых космических аппаратов.

Да, космос огромен. Но наиболее удобные и используемые орбиты уже сейчас достаточно сильно загружены.

Требуется контролировать все объекты, включая даже самые небольшие обломки космического мусора, чтобы запускать новые космические аппараты на «свободное место», не подвергая их дополнительному риску. И без необходимости изменять орбиту, расходуя на манёвр такое нужное топливо. К тому же после нескольких столкновений космических аппаратов или уничтожения их ракетой, запущенной с Земли (тут последними отличились Индия и Китай), надо учитывать огромное количество обломков. В том числе и очень маленьких.

С учётом космических скоростей каждый такой обломок обладает огромной кинетической энергией. Частицы мусора размером с яблоко хватит для уничтожения практически любого спутника или целого модуля Международной космической станции.

Если раньше включением двигателей космических кораблей МКС корректировала свою орбиту только для того, чтобы компенсировать воздействие атмосферы, то в последние годы этот манёвр всё чаще приходится применять, чтобы избежать столкновения с обломками космического мусора.

Следят за такими объектами многие страны. И, хотя информацией друг с другом они делятся, стараются всё наблюдать достаточно обособленно. Причина понятна: слишком уж схожи слежение за прекратившими работу космическими аппаратами и за военными спутниками-инспекторами потенциальных противников. Суть работы одинаковая — постоянная проверка орбиты объекта и предупреждение в случае её изменения.

Кроме определения орбиты вариантов наблюдения за спутниками-инспекторами немного. До начала движения объекта не выйдет точно определить, для чего предназначен тот или иной космический аппарат. Поэтому следят за всеми, а отмечают те, которые изменили свою орбиту.

Самая главная проблема такой работы заключается в том, что по низкой околоземной орбите спутники проносятся очень и очень быстро. Слишком быстро для земных наблюдателей. Время пролёта составляет десятки секунд, не более того. Для их поиска и отслеживания используют так называемые телескопы траекторных измерений (ТТИ). За это время система наведения ТТИ должна успеть точно нацелить телескоп на объект согласно внешнему источнику — альманаху, в котором находятся параметры орбиты наблюдаемых спутников. И перемещать телескоп, не выпуская объект из вида. В это время лазерный дальномер прибора с помощью лазерного луча вычисляет расстояние до космического аппарата и записывает результаты. Чем больше таких измерений дальности с привязкой ко времени и угловым координатам поворота телескопа, тем точнее можно определить характеристики объекта — орбиту, скорость и то, насколько он может быть опасен.

После завершения измерений система должна максимально быстро навестись на следующую цель и вновь «выстрелить» в неё лазерным лучом несколько раз для уточнения координат.

В настоящее время такие оптико-электронные комплексы составляют основу автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве (АСПОС) — российской системы по слежению за космическим мусором. Установки, входящие в эту систему, очень разные. Маленькие имеют размер с современную стиральную машинку. Большие могут быть гораздо объёмнее.

Например, в ближайшее время сотрудники центра «Прецизионная электромеханика» будут настраивать электроприводы опорно-поворотного устройства большого телескопа на заводе «Тяжмаш» в городе Сызрань. Это телескоп для Алтайского оптико-лазерного центра имени Германа Титова, диаметр зеркала которого составляет более трёх метров, а вес — более девяноста тонн. Естественно, что и электропривод такого телескопа должен быть гораздо мощнее.

Часть установок находятся на территории России, часть за рубежом — например, в одной из крупнейших обсерваторий Бразилии Пико дос Диас. Всё это позволяет получать максимально полную картину о космическом мусоре по всему миру. Ну и не только о мусоре, как вы понимаете.

 © warhead.su

Российская станция ОЭК ОКМ, установленная в Бразилии

По словам специалистов, система способна обнаруживать в космосе на орбитах разной высоты объекты размером всего в несколько сантиметров. Вообще, характеристики подобных телескопов указываются через «звёздную величину», но эту характеристику ещё нужно переводить в размер в зависимости от дальности. Для простоты, — объекты размером с волейбольный мяч такие телескопы обнаруживают без проблем.

Каждый такой фрагмент космического мусора классифицируется и вносится в общемировые каталоги слежения. В настоящее время подобных набралось не меньше десятка: в одном — лишь потенциально опасные объекты, в другом — только космические аппараты, как действующие, так и не подающие признаков жизни.

Именно для таких быстрых, но при этом очень точных прецизионных систем и создают приводы в санкт-петербургском ИТМО.

Большинство телескопов траекторных измерений представляют собой двухосевые альт-азимутальные (то есть имеющие угломестную, или вращающуюся в вертикальной плоскости ось поворота) и азимутальные (имеющие вращающуюся в горизонтальной плоскости ось поворота) монтировки, на которые и устанавливается объектив телескопа и/или система лазерных дальномеров.

Вращение осей монтировки обеспечивают синхронные электродвигатели с постоянными магнитами. Именно они позволяют цифровому электросиловому приводу (ЦЭСП) очень быстро и очень точно перемещаться. Раньше использовались двигатели украинского производства, но последние несколько лет используют белорусские, хотя у них есть свои особенности.

Если упрощать, то работает ЦЭСП следующим образом. От центрального компьютера системы наведения на управляющий контроллер привода приходит серия координат, соответствующих траектории полёта объекта космического мусора или космического аппарата. Контроллер при помощи транзисторного преобразователя с широтно-импульсной модуляцией формирует напряжение заданной амплитуды и частоты в обмотках электродвигателей осей телескопа и, в соответствии с подаваемым напряжением, поворачивает оси телескопа на заданный угол, нацеливая объектив прибора в нужную точку небесной сферы.

 © warhead.su

Однопунктовая система для внешнетраекторных измерений ММКОС «Сажень-ТА»

При этом специальные датчики углового положения осей телескопа с очень большой чувствительностью (разрешение датчика, использующего для уточнения углового положения специальное кольцо с насечкой, составляет примерно 2 в 24 степени) позволяют определить точность позиционирования и в случае необходимости скорректировать ошибку. Такой датчик способен измерять угловое положение с погрешностью в сотые доли угловой секунды. Сам же электросиловой привод позволяет обеспечивать точность углового положения осей телескопа по датчикам при сопровождении космического объекта в одну угловую секунду — это всего лишь 0,00027 градуса, или менее одной миллионной части окружности (в полном обороте 360 градусов или 1 296 000 секунд).

Зачем нужна такая точность? Всё дело в том, что, например, при попытке «дотянуться» лазерным лучом до спутника ГЛОНАСС на средневысокой орбите высотой 19100 километров одна угловая секунда отклонения приведёт к тому, что лазерный луч окажется в ста метрах от того места, где должен находиться спутник. К счастью, луч лазера сфокусирован таким образом, чтобы диаметром пучка компенсировать возможные ошибки.

Специалисты из ИТМО с гордостью говорят, что их система показывает результаты не хуже зарубежных L3 Technologies и MARS Scientific. Например, перспективная система лазерного сопровождения космических объектов SGSLR, разрабатываемая в интересах NASA, имеет схожие требования по точности наведения (суммарная ошибка наведения осей опорно-поворотного устройства — две угловые секунды). На данный момент эта система существует только в виде прототипа NGSLR, и в Goddard Geophysical and Astronomical Observatory строится следующий опытный образец.

Где ещё работают такие системы? Часть цифровых электросиловых приводов производства ИТМО установлена в лазерных станциях комплекса средств фундаментального обеспечения, создаваемого в рамках программы развития национальной системы ГЛОНАСС для увеличения точности работы системы.

Проект получил шифр «Точка» и нацелен на уменьшение погрешности работы системы ГЛОНАСС до пяти сантиметров с нынешних 50-200 — за счёт субмиллиметровой точности измерения дальности до навигационных спутников.

 © warhead.su

За счёт чего предполагается этого достигнуть?

Вся работа современной спутниковой системы геопозиционирования основана на точном времени прохождения пакета сигналов от спутника до устройства, в котором используются эфемериды — схемы расположения спутников на своих орбитах в данный момент. Устройство получает сигналы со спутников, измеряет, сколько времени пакет сигналов добирался от каждого из них, и на основании этого высчитывает своё местонахождение. Минимальное количество спутников для этого — четыре, но чем больше аппаратов видит устройство, тем точнее оно определяет свои координаты.

Проблема в том, что даже небольшая ошибка в позиции спутника на орбите и времени его прохождения в итоге приводит к отклонениям в работе навигатора или программы в смартфоне. Вот и получается, что навигатор ошибается на пару-тройку метров от реального положения.

Как можно избежать этой ситуации? Использовать системы комплекса лазерной дальнометрии искусственных спутников Земли. Да, они тоже работают на электроприводах, созданных в ИТМО.

Кроме лазерного дальномера система в идеале должна получать сигнал от атомных часов. Чтобы не только определять координаты космического аппарата, но и сверять его время. Предполагается, что таких систем будет очень много (в настоящее время работают лишь несколько). За счёт внесения более точной информации в эфемериды — что происходит регулярно — все навигаторы и телефоны получают обновлённые данные с орбитами и временем прохождения спутников. Соответственно, постепенно будет повышаться точность работы ГЛОНАСС.

 © warhead.su

Система «Сажень-ТМ», установленная в ЮАР

Кроме неё подобные системы используются и для слежения за взлетающими ракетами — как космическими, так и баллистическими. Стоящий на «Байконуре» комплекс «Сажень-ТА» помогает определять точные координаты стартующей ракеты в реальном времени и корректировать первые манёвры космического аппарата. А для инфракрасного канала нашлась ещё одна работа: во время заправки ракеты комплекс помогает определить, насколько полно заправлены баки топливом и жидким кислородом, чтобы избежать возможной аварии.

Так что, выходя из дома и пользуясь навигатором, иногда вспоминайте: в это время по всей Земле работают десятки станций, измеряющих расстояние от Земли до спутников и других космических объектов. Напряжённо жужжат электроприводы, вычерчивая максимально точные и очень быстрые фигуры, пытаясь поспеть за пролетающими спутниками. Небо режут лазерные лучи, непрерывно измеряющие расстояние до космических аппаратов. И всё это для того, чтобы вы поменьше ругались: «Ну что это за навигатор, опять на несколько метров ошибся и меня на другую сторону дороги отправил!»