Оксана Абрамова - Космос

Измерения координат астероидов на фотопластинках проводят с помощью специальных высокоточных приборов. Эти положения определяют относительно нескольких окружающих звёзд, координаты которых хорошо известны. Такие звёзды называют опорными. Существует несколько астрометрических каталогов опорных звёзд. Наиболее обширен и точен каталог Guide Star Catalogue (GSC), созданный в Научном институте космического телескопа. В каталог занесено 20 млн. (!) звёзд от 9 до 16 звёздной величины. Их положение приведено со средней точностью около 0,3угловой секунды. Понятно, что GSC был издан не в виде книг, а представляет собой серию компактных компьютерных лазерных дисков, а также доступен по Интернету. Работа над каталогом продолжается. GSC широко используют и в кометной астрономии.

На территории стран СНГ наибольший опыт поиска и исследования астероидов накоплен в Крымской астрофизической обсерватории (КрАО). Путем фотографических наблюдений с помощью двойного 40-см телескопа-астрографа здесь было открыто около трети всех каталогизированных к концу прошлого века астероидов. Модельные математические эксперименты показали, как должны выглядеть объекты перед столкновением с Землёй. В последний период перед столкновением величина углового перемещения зависит от направления подхода астероида к Земле. Некоторые из них становятся «очень медленными», а в последние 10 дней почти стационарными объектами. И это вполне естественно. Ведь в это время астероид летит прямо на нас, быстро увеличивая свой блеск, но очень мало перемещаясь поперёк луча зрения. В таком случае для определения расстояния до объекта и параметров его траектории необходимо провести серию наблюдений на двух телескопах, достаточно удалённых друг от друга. Такие наблюдения называют базисными. Они позволяют использовать триангуляционный метод определения расстояния до объекта. Поможет здесь и радиолокация потенциально опасного объекта.

При всех достоинствах фотографический метод имеет один существенный недостаток — слабую чувствительность фотоэмульсий, или, как говорят специалисты, их низкий квантовый выход (лишь небольшой процент падающих на фотоэмульсию квантов света проявляется после обработки). Даже у самых современных высокочувствительных фотоматериалов квантовый выход не превышает нескольких процентов. Поэтому фотографический метод не позволяет открывать сравнительно небольшие и потому неяркие опасные космические объекты, которых больше всего в окрестностях земной орбиты. Не обладает астрофотография и необходимой для целей космической защиты оперативностью получения результатов наблюдений.

На помощь учёным пришли новейшие средства микроэлектроники и компьютерные технологии. После 2000 г. астрономы полностью перешли на электронно-оптические методы наблюдений. В качестве чувствительных приемников излучения в телескопах начали использовать твердотельные приборы с зарядовой связью (ПЗС). В наши дни ПЗС-матрицы используют в мобильных телефонах, в цифровых фото- и видеокамерах. Основой ПЗС-матрицы является плоский слой монокристалла полупроводника (как правило, кремния). На эту подложку наносят много металлических площадок, расположенных в правильном геометрическом порядке в виде строк и столбцов. Каждая площадка вместе с подложкой образует ячейку, чувствительную к свету. Такая ячейка становится элементарным конденсатором, который может накапливать электроны, возникающие под действием падающего потока фотонов. Возникающие таким образом электрические сигналы передаются вдоль столбцов в следующие строки. С последней строки электрические заряды попадают на усилитель и аналого-цифровой преобразователь. Этим процессом управляет компьютер. Чтобы снизить помехи от самой матрицы, её охлаждают до -130 °С.

Современные ПЗС-матрицы изготовляют с числом светочувствительных элементов (пикселей) от 4096–4096 и более. Размеры каждого элемента от 3–3 до 30–30 мкм. Профессиональные ПЗС-камеры обеспечивают не только сверхвысокую чувствительность, но и высокоточное определение координат изображений в оцифрованном виде. Это даёт другое важнейшее преимущество метода — возможность получения и компьютерной обработки информации почти в реальном масштабе времени.

Каждая звезда проявляется на площади в несколько пикселей. Компьютер определяет блеск звезды и её координаты с точностью не ниже 0,1 размера пикселя. В результате получают массив прямоугольных координат и блеск объектов, попавших в поле, покрываемое матрицей. После этой обработки компьютер пересчитывает прямоугольные координаты в привычные для астрономов сферические экваториальные.