О регистрации времени и о точности визуальных наблюдений ИСЗ

Служба времени в тот период, когда я работал на станции, была организована на базе печатающего хронографа с кварцевым генератором, импульсной приставки, радиоприемника ПРВ. Печатающий хронограф обеспечивал точность полученного распечатка до 0,01 секунды в момент нажатия кнопки, включенной на соответствующий вход хронографа. Нужно отметить, что время распечатка – это относительное время по отношению к сигналам точного времени, передаваемым в каждый час по радио (начало шестого сигнала соответствовало времени поправки). Получение этих шести сигналов в виде распечатки на бумажной ленте хронографа мы называли привязкой.

Приведу пример, показывающий простой расчет времени прохождения спутника через определенную точку (координату спутника). Для нахождения истинного момента времени прохождения спутника на данной точке (ИВ) нужно из распечатки времени на ленте хронографа (РВ) вычесть время распечатки сигнала точного времени (ТВ – начало шестого сигнала).

ИВ = РВ – ТВ. Пусть, РВ = 02.17.33; ТВ = 47.37.58, при этих значениях получится ИВ = 14.39.75.

Во всех (РВ, ТВ, ИВ) первые две цифры – минуты, вторые – секунды, третьи – сотые секунды.

Не случайно приведен пример расчета времени прохождения спутника через точку, показывающий, что, имея точный прибор, можно получить случайную ошибку в минутах, секундах и в сотых секундах. Особенно эта вероятность увеличивается с увеличением количества точек и еще тем, что обычно обработка результатов измерений проводится в конце смены наблюдений, к тому времени по вполне понятным причинам все уже уставали.

Из этого примера следовало, что случайных ошибок можно избежать, если запускать хронографы в тот момент времени, когда при импульсе начала шестого сигнала точного времени на печатающей бумаге хронографа был бы распечаток ТВ = 00.00.00. Эту операцию в дальнейшем на станции стали называть запуском хронографов по нулям.

Данная проблема длительное время существовала и не была решена. Пришла идея запуска хронографов по сигналам точного времени (ручной запуск хронографов на «слух» по сигналам точного времени положительных результатов не давал).

При решении этой проблемы необходимо было, в первую очередь, выяснить инертные свойства механической системы, обеспечивающей запись и цифровое сохранение моментов времени на печатающей ленте. К этой системе, обладающей наиболее инертными свойствами, относится узел – это три вращающихся диска (распечатки минут, секунд и сотых долей секунды), они связаны между собой зубчатыми передачами.

Следующим этапом явилась работа, связанная с запуском и выключением хронографов по сигналам точного времени. Здесь необходимо отметить тот факт, что длительная эксплуатация хронографов (на станции их было два) показала хорошую стабильность и надежность их в работе. Отсюда следовал вывод: при решении данной проблемы никаких изменений в схемах хронографов не должно быть.

Эту задачу я чётко понимал, а также знал, в какой последовательности должны проходить эксперименты и как реализовать эту идею, хотя в дальнейшем, в ходе выполнения работ, выяснилось множество дополнительных задач.

Когда (к лету) закончились наблюдения и уже проводилась плановая профилактика аппаратуры к следующему сезону, я обратился по данному вопросу к начальнику станции наблюдения ИСЗ Юлии Петровне Братухиной. Как всегда, она очень внимательно выслушала (эта проблема для нее была известна давно) и, взяв на себя такую ответственность (лишиться второго хронографа), дала согласие. Юлия Петровна такой человек: если замечала прогрессивное, новое начинание по любым делам, всегда поддерживала и сама подключалась, делала вместе с нами и пользовалась заслуженным авторитетом.

Данная работа была выполнена, написана инструкция, были проинструктированы все старшие смен. Наблюдатели, не выполнившие инструктаж, сами наказывали себя (см. выше пример расчета).

Позднее выяснилось, что визуальные наблюдения, как правило, все равно не могут быть очень точными и в значительной степени зависят от зоркости и быстроты реакции наблюдателя.

Опыт визуальных наблюдений ИСЗ показал, что точность этих наблюдений обычно не превышала 0,1 градусов по положению и 0,1 секундыпо времени, причем предел точности здесь определяется регистрацией времени. Поскольку низкие спутники с высотой перигея 200–300 кмимеют угловые скорости около 1 градуса в секунду,то подобная точность наблюдений по положению и по времени вполне совместима.

Для более высоких спутников, угловые скорости которых меньше, точность отметки времени в 0,1 секундысоответствует уже точности определения положения спутника не 0,1 градуса,а всего лишь в 1–2 минутыдуги, а для более «быстрых» спутников точность положения в 0,1 градуса,требует уже повышенной точности регистрации времени до 0,01 секунды.

Как уже было изложено выше, неконтролируемым фактором для обеспечения точности визуальных наблюдений спутников является быстрота реакции наблюдателя, причем для каждого наблюдателя она должна быть разной. Поэтому возникла идея оценки быстроты реакции наблюдателя – это не аттестация, так как для каждого наблюдателя эта величина переменная и разная.

Был создан тренировочно‑измерительный комплекс для оценки быстроты реакции наблюдателя. В состав комплекса входили ТЗК («одноглазый» – так называли наблюдатели из‑за отсутствия оптической системы одной половины, поэтому этот прибор обычно не использовался в наблюдениях) с кнопкой, которая, как обычно, подключалась к входу хронографа, низковольтная лампочка накаливания 6,3В × 0,28А с источником питания, также с кнопкой, подключенной к входу хронографа. Нить накала лампочки фокусировалась в поле зрения ТЗК. Моменты включения или выключения «засекались» наблюдателем.

В результате тренировочно‑измерительных проверок было выявлено, что разница между включением (выключением) лампочки и нажатием кнопки наблюдателем (быстрота реакции) составляла 0,05 ÷ 0,7 секунды. При этом выяснилось, что эта величина для каждого наблюдателя в разное время оказалась разной. Она называлась личной ошибкой. Наблюдатели с большим удовольствием пользовались этим тренировочно‑измерительным комплексом, особенно тогда, когда не было наблюдений.

В 80‑е годы прошлого века начался запуск и использование геостационарных спутников Земли, которые имели большие возможности и преимущества по сравнению с другими не стационарными ИСЗ, и в настоящее время они решают многие важные задачи.

Возник интерес в выяснении стабильности геостационарной орбиты, следовательно, для этого в первую очередь, при наших возможностях, необходимо было обнаружить геостационарный спутник. Для обнаружения такого слабого по яркости объекта необходим был прибор, усиливающий яркость в несколько сотен тысяч и более раз. В течение нескольких месяцев такой прибор был разработан и создан на базе электронно‑оптического преобразователя (ЭОП) – такой прибор, в частности, используется для усиления яркости слабосветящихся объектов.

Первые пробные наблюдения, проведенные на наблюдательной площадке, показали, что с помощью этого прибора можно наблюдать звезды до седьмой звездной величины. Был сделан вывод: в условиях нашей станции с сильным фоновым свечением небосвода использование ЭОП с большим усилением яркости такого слабого объекта – геостационарного спутника – невозможно. Этот прибор в дальнейшем использовался при проведении экспериментов для других исследований.

Для удобства, быстроты и улучшения точности снятия координат спутников с фиксированных точек, расположенных на рабочих картах звездного неба, были рассчитаны и сделаны рабочие чертежи измерительного устройства с нониусными шкалами. Это устройство могло быть изготовлено только в заводских условиях, например, на заводе «Крин». Но к тому времени не было денег, да и постепенно интереса к визуальным наблюдениям стало меньше (появились другие методы, другие задачи) и поэтому эта идея не была реализована.

Хотелось бы отметить то, что кроме основных функций наблюдений спутников, традиционно на станции, к наблюдениям был творческий подход: кто‑ни­будь всегда пытался внедрять что‑то новое – усовершенствовать, улучшить наблюдения.

К творческим наблюдателям, в первую очередь, можно отнести наблюдателей нашего курса – это Александр Рычков, Борис Блинов, Володя Тукмачев, Тамара Неганова, а из следующих поколений – Анатолий Кокорин, Александр Казаковцев, Елена Сергунина, Дмитрий Кирилов, Александр Слобожанинов, Сергей Куковякин – это серьезные, ответственные и целеустремленные люди.

Очень часто при наблюдениях спутников, в ожидании появления их в поле зрения оптических приборов, мы сталкивались с различными явлениями: неожиданно движущийся объект резко меняет траекторию своего полета, или «висит» неподвижно, а затем движется и снова «зависает». Но фоне звездного неба пролетает светящийся объект и за ним «хвост», или необычное свечение различных участков звездного неба и т. д. Каждый пытался объяснить эти явления по‑своему – споров бывало много.

Приведу некоторые примеры из моих наблюдений.