Насколько хорошо космический корабль «Новые горизонты» сможет локализовать себя в пространстве в 3D, используя параллакс?

НАСА «Новые горизонты» проводит первый межзвездный эксперимент с параллаксом . Это была захватывающая новость: компьютер космического корабля, связь и камера продолжают работать в поясе Койпера благодаря строгому управлению температурным режимом (например, прямое и электрическое нагревание РИТЭГов, покрытие, радиаторы, жалюзи и т. д.)

Как далеко нам придется уйти от Солнечной системы, чтобы потеряться в космосе? вдохновил меня задать следующий вопрос:

Он уже измерил положение двух звезд Проксима Ценавра и Вольфа 359 относительно далеких звезд в том же поле зрения, и эти звезды находятся на расстоянии около 81 градуса друг от друга. Эти направления почти ортогональны!

Это хорошая новость, потому что если бы кто-то загрузил в New Horizons небольшую программу для проверки этих положений, включая известные положения звезд и собственное движение, этого было бы достаточно, чтобы New Horizons вычислил свое собственное положение в трехмерном пространстве относительно локальной группы звезд, чтобы некоторую степень точности.

Когда звезды отображаются в астрофотографии, центр тяжести и форма пятна на записанном ПЗС-изображении определяются как функцией рассеяния точки телескопа (разрешение), так и пикселизацией и другими эффектами ПЗС-сенсора и считывания.

Если все в порядке, и вы делаете серию измерений и усредняете, хорошая астрометрическая система может определить центр тяжести положения звезды, возможно, с точностью до одной десятой размера пятна. LORI, безусловно, хороший космический телескоп (20,8 см, f/12,6 Ричи-Кретьена с разрешением ~ 1,0 угловой секунды на пиксель), но он находится на космическом корабле в поясе Койпера, что может усложнить астрометрию .

Вопрос: Тем не менее, давайте выясним: насколько хорошо космический корабль «Новые горизонты» мог локализовать себя в пространстве с помощью параллакса? Предположим, что в него загружена эта гипотетическая программа с некоторым астрометрическим анализом изображений (если он еще не там!) и положением и собственным движением ближайших звезд. Адрес:

  1. Насколько хорошо он может это сделать, основываясь на двух уже упомянутых звездах?
  2. Насколько хорошо он мог бы работать, если бы ему дали агрессивное наблюдение и задачу анализа?

Была ли доступна «запасная» камера LORRI для получения соответствующего изображения на Земле в то же время, когда «Новые горизонты» сделали изображение параллакса из пояса Койпера?

NASA New Horizons проводит первый межзвездный эксперимент с параллаксом

Источник: NASA New Horizons проводит первый межзвездный эксперимент с параллаксом.

Очень хорошее и подробное резюме от Long-Range Reconnaissance Imager на New Horizons :

Наблюдения Мессье-7 (см. рис. 12) также подтверждают из звездных изображений, что функция точечного источника системы LORRI, включая эффекты дрожания наведения космического корабля , составляет 1,8 пикселя по полувысоте. Обнаружены звезды по крайней мере до 12-й величины. Масштаб пластины, основанный на сравнении разделения пикселей ярких звезд в поле зрения с положениями в каталоге, составляет 4,96 мкрад/пиксель. Любое геометрическое искажение на этом изображении составляет менее 0,5 пикселя.

Рис. 12. LORRI-изображение рассеянного скопления

Рис. 12. Изображение рассеянного скопления Мессье 7 LORRI, полученное в полете. Это изображение было логарифмически растянуто. Север вверху, восток слева.

Ответы (1)

Датчик LORRI имеет разрешение θ = 5 мкрад или 1 угловую секунду на пиксель. Мы можем использовать простой геометрический подход, чтобы увидеть, какое расстояние x соответствует изменению видимого положения ближайшей звезды (скажем, d = 8 световых лет) на один пиксель. Это просто грех ⁡ θ ⋅ г "=" Икс "=" 2,5   А U . Это была бы точность положения, если бы положение по крайней мере 2 ближайших звезд можно было измерить с точностью до 1 пикселя по отношению к другим звездам. 2 звезды в разные стороны необходимы, чтобы иметь возможность получить свое положение в трех измерениях, каждое измерение дает только две.

Оптическое разрешение телескопа меньше одного пикселя, т.е. точечный источник вроде звезды отображается не в один пиксель, а в большее количество. Вопреки здравому смыслу это преимущество: положение размытого пятна можно определить гораздо точнее, чем с точностью до одного пикселя.

Кроме того, мы можем делать различные вещи, чтобы улучшить эту точность: несколько измерений могут быть усреднены, чтобы уменьшить любые случайные эффекты. Измерения следует проводить в разных областях сенсора, чтобы свести к минимуму влияние оптических искажений. Ориентация космического корабля должна варьироваться между различными изображениями, чтобы измерить смещение в разных направлениях на датчике. Стабильность наведения космического корабля также ограничена (учитывается отклонение до 7 мкрад во время экспозиции изображения), поэтому космический корабль должен переориентироваться для каждого последующего изображения, чтобы ограничить детерминированные ошибки.

Учитывая достаточное количество времени и тщательный анализ, я ожидаю, что результирующая точность будет порядка 1/10 пикселя или 0,25   А U .

Спасибо! Да, 1/64 кубической а.е. кажется объемом, которым он мог ограничить себя более или менее. Я специально указал звезды, чтобы не усложнять. Если бы я был New Horizons, я бы тоже посмотрел на некоторые объекты Солнечной системы (если бы у меня были эфемериды для них), и это, вероятно, могло бы немного помочь, но это целая куча червей. Ответы на вопрос Можно ли использовать New Horizons для измерения расстояния до Бетельгейзе (несмотря на непостоянный фотоцентр)? упомяните, что камера может легко насыщаться яркими объектами, ее самое быстрое время экспозиции довольно медленное.
Насколько хорошо космический корабль «Новые горизонты» сможет локализовать себя в пространстве в 3D, используя параллакс?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v