Авторы
Фазлетдинова Р.Ю., Архипова А.А., Шпекин М.И.
Организации
Казанский федеральный университет
Сессия
Исследование планет
Форма представления
Устный
Научный руководитель
Шпекин Михаил Иванович
Место работы научного руководителя
Казанский федеральный университет, Институт Физики, кафедра астрономии и космической геодезии
Текст тезисов
Надежная координатная привязка космического аппарата (КА) в окололунном пространстве играет важную роль в решении многих задач, связанных с Луной. Самые распространенные из них включают координатную привязку одиночных снимков, привязку стереопар и стереомоделей, координатную привязку 3D-моделей, цифровых моделей, фотограмметрических сетей, посадочных площадок и другие задачи. Особая роль отводится координатной привязке, когда планируется мягкая посадка автоматической станции, или еще более сложный вариант, когда предполагается посадка модуля с экипажем на борту.
Координатная привязка на окололунной орбите имеет свои особенности, в отличие от привязки КА на околоземной орбите. Важным отличием окололунной орбиты является ее удаленность от Земли. Расстояние почти в 400 тысяч км заметно ограничивает точность координатной привязки КА методом доплеровского слежения с Земли. Кроме того, будучи на окололунной орбите, КА примерно половину времени находится над обратной стороной Луны, когда нет прямой видимости с Земли. В такой ситуации слежение за спутником с Земли становится невозможным, а его селеноцентрические координаты определяются на основе прогноза движения. Тогда как для решения целого ряда задач орбитальной фотограмметрии требуются не теоретические, а фактические положения КА.
В основу настоящего исследования положен алгоритм апостериорного слежение за движением КК на низкой окололунной орбите в тех ее участках, где траектория движения КА проходит над тем или иным ударным образованием. Авторы выбрали фотограмметрический способ решения задачи слежения, так как он позволяет работать не с расчетными, а с фактическими положениями КА, найденными по измерениям координат опорных кратеров лунной поверхности на изучаемом участке.
Для тестирования алгоритма были выбраны орбитальные снимки ударного кратера Циолковский на обратной стороне Луны. Снимки выполнены метрической камерой КК «Аполлон-17», доставлены на Землю экипажем корабля в 1972 году и оцифрованы с помощью фотограмметрического сканера в Центре им. Годдарда НАСА в 2009 г. Съемка в районе кратера Циолковский проведена с высоты около 120 км. Снимки, использованные авторами в работе, были выбраны с таким расчетом, чтобы покрыть участки лунной орбиты на подлете к кратеру, над самим кратером и участки после прохождения КК над кратером. В общей сложности были собраны снимки двух витков орбиты в количестве 15 штук по 7 и 8 снимков на один виток. Снимки с номерами AS17-M-2602 ÷ 2609 принадлежат 66 витку орбиты, снимки с номерами AS17-M-2795 ÷ 2802 последнему 74 витку орбиты КК «Аполлон-17».
В качестве опорных были использованы изображения малых кратеров правильной формы, опознанных на картах серии LTO. А также серия малых кратеров опознанных на современных картах Lunar Quick Map разработанных корпорацией ACT.
Измерения фотоснимков проводились на экране монитора в графической программе IrfanView с последующим переводом измеренных координат в систему координат снимка. Координаты опорных кратеров в системе снимка, а также селеноцентрические координаты этих кратеров, полученные по вышеназванным картам, служили в качестве исходных данных для решения обратной фотограмметрической засечки по всем измеренным снимкам. В результате такого решения были найдены элементы внешнего ориентирования снимков вместе с их средними квадратическими погрешностями.
Опыт авторской обработки снимков показал, что высоты КК над сферой стандартного радиуса удалось определить с погрешностями на уровне плюс-минус 40-70 метров. В докладе представлены графики движения КК над кратером полученные по эфемеридным расчетам НАСА, а также графики построенные авторами по своим собственным измерениям.
В докладе предпринята попытка проанализировать фактическое движение КК над кратером Циолковский на предмет наличия отклонений в движении от невозмущенной траектории.
Координатная привязка на окололунной орбите имеет свои особенности, в отличие от привязки КА на околоземной орбите. Важным отличием окололунной орбиты является ее удаленность от Земли. Расстояние почти в 400 тысяч км заметно ограничивает точность координатной привязки КА методом доплеровского слежения с Земли. Кроме того, будучи на окололунной орбите, КА примерно половину времени находится над обратной стороной Луны, когда нет прямой видимости с Земли. В такой ситуации слежение за спутником с Земли становится невозможным, а его селеноцентрические координаты определяются на основе прогноза движения. Тогда как для решения целого ряда задач орбитальной фотограмметрии требуются не теоретические, а фактические положения КА.
В основу настоящего исследования положен алгоритм апостериорного слежение за движением КК на низкой окололунной орбите в тех ее участках, где траектория движения КА проходит над тем или иным ударным образованием. Авторы выбрали фотограмметрический способ решения задачи слежения, так как он позволяет работать не с расчетными, а с фактическими положениями КА, найденными по измерениям координат опорных кратеров лунной поверхности на изучаемом участке.
Для тестирования алгоритма были выбраны орбитальные снимки ударного кратера Циолковский на обратной стороне Луны. Снимки выполнены метрической камерой КК «Аполлон-17», доставлены на Землю экипажем корабля в 1972 году и оцифрованы с помощью фотограмметрического сканера в Центре им. Годдарда НАСА в 2009 г. Съемка в районе кратера Циолковский проведена с высоты около 120 км. Снимки, использованные авторами в работе, были выбраны с таким расчетом, чтобы покрыть участки лунной орбиты на подлете к кратеру, над самим кратером и участки после прохождения КК над кратером. В общей сложности были собраны снимки двух витков орбиты в количестве 15 штук по 7 и 8 снимков на один виток. Снимки с номерами AS17-M-2602 ÷ 2609 принадлежат 66 витку орбиты, снимки с номерами AS17-M-2795 ÷ 2802 последнему 74 витку орбиты КК «Аполлон-17».
В качестве опорных были использованы изображения малых кратеров правильной формы, опознанных на картах серии LTO. А также серия малых кратеров опознанных на современных картах Lunar Quick Map разработанных корпорацией ACT.
Измерения фотоснимков проводились на экране монитора в графической программе IrfanView с последующим переводом измеренных координат в систему координат снимка. Координаты опорных кратеров в системе снимка, а также селеноцентрические координаты этих кратеров, полученные по вышеназванным картам, служили в качестве исходных данных для решения обратной фотограмметрической засечки по всем измеренным снимкам. В результате такого решения были найдены элементы внешнего ориентирования снимков вместе с их средними квадратическими погрешностями.
Опыт авторской обработки снимков показал, что высоты КК над сферой стандартного радиуса удалось определить с погрешностями на уровне плюс-минус 40-70 метров. В докладе представлены графики движения КК над кратером полученные по эфемеридным расчетам НАСА, а также графики построенные авторами по своим собственным измерениям.
В докладе предпринята попытка проанализировать фактическое движение КК над кратером Циолковский на предмет наличия отклонений в движении от невозмущенной траектории.