Сеть оптических наблюдений НСОИ АФН

Молотов И.Е., Агапов В.М., Куприянов В.В., Хуторовский З.Н., Титенко В.В., Литвиненко Е.А., Алиев А., Воропаев В.А., Варда Д.С., Синяков Е.В., Русаков О.П., Круглый Ю.Н., Еленин Л.В., Иващенко Ю.Н., Сальес Р. Гребецкая О.Н., Выхристенко А.М., Румянцев В.В., Бирюков В.В., Борисова Н.Н., Ирсмамбетова Т.Р., Миникулов Н.Х., Гулямов М.И., Абдуллоев С. Х., Инасаридзе Р.Я., Маткин А.А., Корниенко Г.И., Ерофеева А.В., Ерофеев Д.В., Ерофеев А.Д., Напреенко К.С., Харевич В.И., Левшунов А.С., Кашуба С.Г., Кашуба В.И., Андриевский С.М., Шевченко В.Г., Константинова О.А., Епишев В.П., Кудак В.И., Честнов Д.Н., Юдин А.Н., Борисов Г.В., Чекалин О.Н., Языков В.П., Лапшин А.Ю., Позаненко А.С., Юрков В.В., Дорохов Н.И., Мовчан А.И., Линьков В.И.

Абстракт

В 2005-2010 гг. была создана глобальная сеть оптических телескопов НСОИ АФН, перекрывающая все долготы вокруг земного шара. В состав сети входят 23 обсерватории и наблюдательных пункта. С целью их переоснащения изготовлено 20 оптических инструментов апертурой от 19,2 до 60 см и приобретено 40 современных ПЗС-камер. Основными задачами сети сейчас являются наблюдение космических объектов техногенного происхождения и астероидов, сближающихся с Землей. Впервые в отечественной истории измерения по объектам космического мусора получаются вдоль всей геостационарной орбиты. Полученные результаты накапливаются и обобщаются в Баллистическом центре ИПМ им. М.В. Келдыша РАН и открыты для научного анализа - уже собрано порядка 7 миллионов измерений по 3300 высокоорбитальным объектам, включая около 750 новых объектам, открытых средствами НСОИ АФН. Собрана уникальная информация по объектам с большим отношением площади к массе. Количество обнаруженных объектов так велико, что требуется пересмотр существующих моделей динамического распределения космического мусора в околоземном пространстве. Регулярно проводятся фотометрические наблюдения астероидов. Работают два астероидных обзора - в Андрушёвке и Нью-Мексико, что позволило открыть две кометы, два астероида, сближающихся с Землей, и 600 астероидов главного пояса.

1. Введение

В 90-х гг. началось значительное отставание России в области исследований околоземного пространства. Ранее имевшаяся сеть оптических станций оказалась разрозненной (лучшие инструменты теперь были за границей и многие из них пришли в упадок), а оборудование оставшихся телескопов устарело, и продолжение наблюдений без их модернизации было невозможным. Практически не велись регулярные наблюдения за опасными околоземными астероидами. До минимального, критического уровня упал поток информации об орбитальных космических объектах, при котором невозможно обеспечивать безопасность космических полетов, контролировать тенденции эволюции популяции космического мусора, разрабатывать меры по снижению засоренности космического пространства. В России не имелось открытого каталога орбитальных космических объектов, доступного ученым, а также не было официального центра сбора и обработки немногочисленных российских измерений по астероидам и космическому мусору. В первую очередь тяжелое состояние отечественной наблюдательной базы вызвано фактическим отсутствием современных матричных фотоприемников. Данная негативная ситуация явилась предпосылкой для начала работ по созданию Пулковской кооперации оптических наблюдателей (ПулКОН) [1].

Основными задачами проекта являлись:

• поддержка астрономов и оснащение современной аппаратурой обсерваторий бывшего СССР;
• сохранение и модернизация существующих телескопов в странах СНГ;
• вовлечение энтузиастов-любителей астрономии и создание новых пунктов наблюдений;
• организация протяженной кооперации обсерваторий на самофинансировании;
• решение научных и прикладных задач, требующих участия распределенной наблюдательной сети.

Сеть ПулКОН, создаваемая в инициативном порядке на средства научных грантов, к 2005 году имела в своем составе 5 обсерваторий. В 2007 г. была достигнута возможность наблюдать объекты на всем протяжении геостационарной орбиты - за счет возобновления наблюдений в Боливии и развертывания нового пункта на Камчатке. Было организовано производство новых телескопов с большими полями зрения и автоматизированных опорно-поворотных устройств к ним, а также систем привязки времени измерений, разработан типовой комплекс программного обеспечения для обработки ПЗС-кадров [2] и управления монтировками и ПЗС-камерами. Наблюдатели всех обсерваторий Сети прошли переобучение, к работам стали привлекаться любители астрономии. Также выполняется программа модернизации имеющихся устаревших телескопов - на них устанавливаются линзовые корректоры (для обеспечения поля зрения приемлемой величины и качества) и автоматизируются опорно-поворотные устройства.

В 2007 г. соединение небольшого широкоугольного телескопа, крупноформатной ПЗС-камеры (36х36 мм), автоматизированной монтировки и современного программного обеспечения позволило получить качественно новый обзорный телескоп. Была отработана методика проведения "сплошных" обзоров геостационарной области в полосе шириной 18 градусов. За одну ночь такой автоматический телескоп получает тысячи измерений в сотнях проводок по 300 - 400 объектам до 15,5 звездной величины на геостационарных и высокоэллиптических орбитах [3].

В результате ввода в строй серии таких телескопов удалось покрыть обзорными наблюдениями всю геостационарную орбиту и в десятки раз увеличить производительность наблюдательной сети - годовой поток измерений и проводок по объему перекрыл все, что было получено за 40 предыдущих лет.

В 2008 г. ПулКОН была преобразована в Научную сеть оптических инструментов (НСОИ АФН). При этом общее количество наблюдательных пунктов достигло уже 17-ти, что превратило НСОИАФН в самый мощный в мире инструмент для наблюдений геостационарных объектов [4]. В это же время часть наблюдательного времени телескопов стала тратиться на задачу исследований астероидов.

2. Сеть НСОИ АФН

В настоящее время с НСОИ АФН сотрудничают 26 обсерваторий и наблюдательных пункта в 10 странах мира (см. рис. 1). 42 телескопа (см. табл. 1) с апертурой от 19,2 см до 2.6 м образуют 6 подсистем сети:

• для обзоров области геостационарной орбиты;
• для сопровождения высокоорбитальных фрагментов космического мусора;
• для исследования слабых фрагментов;
• для наблюдений ярких объектов по целеуказаниям;
• для наблюдений астероидов;
• для фотометрических наблюдений спутников.

Функционирование сети НСОИ АФН обеспечивают:

• группа планирования наблюдений и анализа измерений в ИПМ им. М.В.Келдыша РАН и ОАО "МАК "Вымпел";
• группа технической и программной поддержки в ЗАО "АНЦ "Проект-Техника";
• группа производства оптических телескопов и автоматизированных монтировок;
• группа отработки технологий наблюдения в НИИ "КрАО".

Рис. 1. Географическое расположение обсерваторий и наблюдательных пунктов,
сотрудничающих с проектом НСОИ АФН.

Таблица 1. Параметры телескопов обсерваторий, участвующих в наблюдениях сети НСОИ АФН.

Обзорная  подсистема  состоит  из  двенадцати  22  см  -  25  см  телескопов  с полями зрения от 3,4 до 5,5 градусов (см. примеры на рис. 2 - 4) - ОРИ-25 в Тарихе, ОРИ-22 в Коллепардо, SRT-220 в Тирасполе, ОРИ-22 в Андрушёвке, ОРИ-25 в Чугуеве, SRT-220 в Научном-1, ОРИ-22 в Китабе, ОРИ-22 в Лесосибирске, ОРИ-22 в Благовещенске, ОРИ-22 в Уссурийске, ОРИ-25 в Артёме, ОРИ-22 в Мильково.

Рис. 2. 22-см телескопы ОРИ-22 с полем зрения 5,5х5,5 градусов на ПЗС-камеру PL4301E на монтировке EQ6Pro в Уссурийске (слева) и Китабе (справа).

Рис. 3. 22-см телескопы ОРИ-22 на монтировках EQ6Pro с полем зрения 4х4 градусов на ПЗС-камеру ML09000 в Благовещенске (слева) и ПЗС-камеру PL16803 в Коллепардо (справа).

Рис. 4. 25-см телескопы ОРИ-25 с полем зрения 3,5х3,5 градусов на ПЗС-камеру ML09000 на монтировке EQ6Pro в Тарихе (слева) и WS-180 в Чугуеве (справа).

Каждую наблюдательную ночь они в автоматическом режиме дважды просматривают всю видимую часть ГСО в широкой полосе. При этом по каждому объекту до 15,5 звездной величины получаются проводки длиной около 30 минут, что позволяет завязать орбиту обнаруживаемых некаталогизированных объектов, попавших в обзоры на смежных ночах (методика была отработана в Научном, НИИ "КрАО" на телескопе РН-1). Принцип планирования обзоров представлен на рис. 5, где показаны траектории всех известных геостационарных объектов. Во время проведения обзора телескоп должен пройти все траектории дважды. Барьеры для обзоров выбираются спереди и позади тени Земли, в области, где ГСО-объекты становятся ярче из-за благоприятного фазового угла. За хорошую ночь в обзор попадает несколько сот ГСО-объектов, в сумме обзорные наблюдения нескольких телескопов за ночь позволяют контролировать до 775 ГСО-объектов (см. рис. 6) - т.е. половину известной популяции. Т.о. обзорные наблюдения позволяют обнаруживать объекты новых запусков или проведенные маневров геостационарных КА в первую же наблюдательную ночь. Кроме того, регулярно детектируются (в среднем 10 - 15 объектов в месяц) неизвестные слабые объекты, благодаря большой переменности (до 10 звездных величин) их блеска - сейчас большинство фрагментов обнаруживается малыми телескопами. И именно поэтапный ввод в строй обзорной подсистемы обеспечил огромный рост измерительной информации от сети НСОИ АФН (см. рис. 7). Как видно из рис.7 телескопы НСОИ АФН суммарно получили в 2010 г. порядка 2 млн. измерений. Планируется, что в 2011 г. их количество превысит 3 млн. (к октябрю 2011 г. получено уже около 2,7 млн. измерений в 350 000 проводок).

Подсистема сопровождения фрагментов космического мусора на геостационарной и геопереходных орбитах состоит из телескопов класса 40 см - 70 см и включает в себя АТ-64 в Научном, Цейсс-600 в Архызе, АЗТ-14 в Мондах, РК-600 в Маяках, АЗТ-8 в Гиссаре, ОРИ-50 в Уссурийске, ОРИ-40 в Китабе (см. примеры на рис. 8 и 9).

Рис. 5. Планирование барьеров для обзорных наблюдений. Фиолетовые точки - положения всех известных геостационарных объектов, зеленая область - тень Земли. Розовые и красные прямоугольники - барьеры, которые просматривает обзорный телескоп за ночь.

Рис. 6. Количество ГСО-объектов, наблюдаемых сетью НСОИ АФН за ночь, в течение 2009-2010 гг.

Рис. 7. Рост количества измерений сети НСОИ АФН по годам.

Рис. 8. Телескопы для наблюдений фрагментов космического мусора: 50-см ОРИ-50 с ПЗС-камерой PL4301E на монтировке WS-300 в Уссурийске (слева) и 40 см ORI-40 с ПЗС- камерой FLI PL09000 на автоматизированной монтировке WS-240 в Китабе (справа).

К задачам подсистемы относится оперативный подхват и взятие на сопровождение объектов, обнаруживаемых как при наблюдениях обзорной подсистемы, так и при сопровождении уже известных фрагментов.
Исследования слабых фрагментов геостационарной области эпизодически проводятся с помощью ЗТШ в Научном-1, Цейсс-2000 на Терсколе и АЗТ-33ИК в Мондах.

Рис. 9. Телескопы для наблюдений фрагментов космического мусора: 60 см РК-600 с ПЗС-камерой ML1001E в Маяках (слева) и 70-см АЗТ-8 с ПЗС-камерой PL1001E в Гиссаре (справа).

Такие крупные инструменты находят некаталогизированные фрагменты космического мусора практически в любом месте, куда наводятся. Но потом эти фрагменты обычно теряется, поскольку их некому подхватить и взять на сопровождение. Поэтому основной задачей крупных инструментов стало сопровождение некоторого количества наиболее стабильных из ранее обнаруженных самых слабых фрагментов.

В подсистему наблюдений по целеуказаниям входят телескопы ГАС-250 в Уссурийске, ОРИ-25 в Благовещенске, "Сажень-ТМ" в Архызе, SRT-220 в Научном-2 и ОРИ-25 в Тирасполе. С ее помощью проводятся наблюдения отдельных ГСО-объектов, участвующих в опасных сближениях, а также сопровождаются нескольких десятков высокоэллиптических объектов. Подсистема для фотометрических измерений спутников находится на этапе развертывания (в нее входят пока всего 2 телескопа - Цейсс-600 на Майданаке и АЗТ-28 в Сары-Шагане).

В астероидную подсистему входят два телескопа (Центурион-18 в Нью-Мексико и Цейсс-600 в Андрушевке), которые выполняют поиск новых астероидов (см. рис. 10), а также телескопы Цейсс-1000 в Симеизе, АЗТ-8 в Чугуеве, АЗТ-8 в Лесниках, АС-32 в Абастумани и АЗТ-11 в Абастумани (см. рис. 11), с помощью которых выполняются фотометрические исследования астероидов, сближающихся с Землей [5].

3. Полученные результаты

Деятельность сети НСОИ АФН направлена на:

• определение реальной населенности высоких околоземных орбит и физических свойств находящихся на них объектов;
• совершенствование используемых моделей движения;
• определение вероятных источников образования обнаруженных объектов;
• верификацию существующих моделей распределения космического мусора;
• оценку опасности, которую представляют фрагменты для КА на высоких орбитах, в настоящем и будущем;
• отработку технологий изучения объектов космического мусора с помощью оптических телескопов.

Рис. 10. Телескопы для астероидных обзоров: 45,5-см Центурион-18 с полем зрения 1,65х1,65 градуса на ПЗС-камеру ML09000 в Нью-Мексико (слева) и 60-см Цейсс-600 с полем зрения 1х1 градуса в Андрушевке (справа).

Рис. 11. Телескопы для фотометрических наблюдений астероидов: 70-см АЗТ-8 с ПЗС-камерой ML47-10 в Чугуеве (cлева) и 1,5-м АЗТ-11 с ПЗС-камерой PL4301E в Абастумани (справа).

При этом решаются следующие задачи:

• обнаружение и длительное сопровождение как можно большего количества неизвестных до настоящего времени слабых (и, в первом приближении, малоразмерных) объектов на высоких орбитах;
• формирование "почти непрерывного" орбитального архива для наблюдаемых объектов;
• исследование баллистической эволюции обнаруженных новых объектов и её соответствия используемым моделям;
• выявление и анализ возможных опасных ситуаций;
• анализ вероятных источников образования объектов, моделирование обстоятельств образования объектов;
• анализ фактического распределения управляемых и неуправляемых объектов в области ГСО;
• изучение особенностей движения активных КА, управляемых разными операторами, но размещёнными в окрестности одной и той же точки на ГСО;
• изучение особенностей запуска объектов, схем выведения и объектов, образующихся в процессе выведения и первоначального развёртывания КА.

Впервые в истории страны регулярно просматривается вся ГСО (см. рис. 12), при этом осуществлён выход на режим глобальных обзоров области ГСО в полосе шириной 16 градусов.

Рис. 12. Диапазоны фактически проконтролированных сетью НСОИ АФН долгот области ГСО в сентябре 2011 г.

В динамической базе данных ИПМ им. М.В.Келдыша РАН к настоящему времени собрано порядка 7 миллионов измерений по около 3300 высокоорбитальным объектам. Построен архив орбитальной информации и событий (манёвров, разрушений и т.п.), определены физические характеристики объектов (блеск, отношение площади к массе). Всего сетью НСОИ АФН на начало 2011 г. отслеживалось 1557 объектов в области ГСО (по сравнению с 1016 объектами для которых данные предоставляются специальным американским Web-сервисом Space Track), включая 922 космических аппарата (404 - функционирующие и 518 - не функционирующие), 257 ступеней ракетоносителей и апогейных двигательных установок более чем 15 различных модификаций, 378 фрагментов и объектов неизвестного типа (только 20 фрагментов в области ГСО официально каталогизировано американской системой контроля космического пространства). На рис. 13 представлено распределение этих 1557 ГСО-объектов по периоду и наклонению, различным цветом выделены различные классы объектов - спутники, ступени ракет и фрагменты.

Рис. 13. Распределение 1557 ГСО-объектов по периоду и наклонению. Зеленые кружки - активные спутники, фиолетовые квадраты - нефункционирующие спутники, синие ромбы - верхние ступени ракет и апогейные двигатели, красные треугольники - фрагменты и неотождествленные объекты.

За 2011 г. обнаружено 96 новых объектов в области ГСО (общее количество достигло 1653 объекта на 01.10.2011 г.). В целом, с 2005 года, было обнаружено 750 новых объектов, отсутствующих в публично распространяемой орбитальной информации, - 163 неизвестных крупных (с блеском ярче 15,5 звездной величины) геостационарных объекта и 587 малоразмерных (с блеском слабее 15,5 звездной величины) фрагментов на ГСО и геопереходных орбитах. На рис. 14 представлено распределение 1557 ГСО- объектов по долготе восходящего узла и наклонению, цветом выделены яркие и слабые объекты.

Т.о. благодаря деятельности НСОИ АФН популяция известных объектов в области ГСО увеличилась в 1,5 раза. Накопленные орбитальные данные будут использованы в качестве основы для формирования уточнённой модели распределения и эволюции космического мусора в области ГСО.

Для избранного перечня космических объектов на основе наиболее точных измерений (ошибка измерений углового положения - 0.4"-0.8") построены высокоточные орбиты, позволяющие решать задачи поиска и детального анализа опасных сближений, выявления малых непрогнозируемых изменений орбиты, обусловленных неизвестными причинами, и т.п. Благодаря значительному объему количеству и высокому качеству измерительной информации стало возможным решать задачи выявления "слабых" динамических событий в области высоких орбит. Обобщен значительный по объёму наблюдательный материал, достаточный для анализа особенностей удержания КА в орбитальной позиции при одновременном размещении в той же точке стояния КА других операторов.

Рис. 14. Распределение 1557 ГСО-объектов по долготе восходящего узла и наклонению. Зеленые кружки - яркие (ярче 15,5 звездной величины) объекты, голубые кружки - слабые (слабее 15,5 звездной величины.) объекты.

Впервые в мире совместно с европейскими коллегами сформирован банк данных по малоразмерным фрагментам космического мусора на высоких орбитах, отсутствующих в публичных источниках информации. Уже около 350 из вышеупомянутых 750 фрагментов сопровождаются на длительных интервалах времени, причем несколько десятков объектов наблюдаются в течение 7 лет. Необходимо отметить, что фрагменты были обнаружены на разных типах орбит: как дрейфующих, так и либрационных. Это означает, что их образование осуществляется за счёт разных механизмов:

• для объектов на либрационных орбитах - это отделение с малой относительной скоростью от "родительского" объекта (возможные сценарии - низкоскоростное столкновение, разрушение внешних поверхностей при старении за счёт воздействия факторов окружающей среды или низкоскоростное отделение операционных фрагментов);
• для объектов на дрейфующих орбитах - это низкоскоростные отделения от объектов на орбитах захоронения (возможные сценарии: низкоскоростное столкновение, старение внешних поверхностей за счёт воздействия факторов окружающей среды) или высокоскоростные от любых объектов в области ГСО (возможный сценарий - разрушение КА) [6].

Подтверждено существование "облаков" фрагментов на ГСО, порожденных разрушением нескольких КА "Экран" и ступеней типа "Транстейдж". Впервые это сделано не на анализе "статистических" (на проход через поле зрения телескопа) наблюдений, а на основе длительного сопровождения отдельных составляющих "облаков".

На рис. 15 показано распределение среднего блеска для 546 индивидуальных объектов, обнаруженных в ходе проведения обзорных наблюдений средствами НСОИ АФН. Для 341 объектов, наблюдения которых проводятся регулярно по целеуказаниям, в базе данных Сегмента АСПОС ОКП в ИПМ им. М.В.Келдыша проводится периодическое уточнение параметров орбитального движения. Для остальных 205 объектов наблюдения получены только однократно (на одной ночи) на интервале от 5 минут до 1.5 часов. Ввиду ограниченных возможностей НСОИ АФН по наблюдению слабых объектов (в частности, из-за ограничений зон видимости инструментов, способных наблюдать объекты слабее 18-й звездной величины) множество детектируемых объектов удается переобнаружить, чтобы завязать достоверную орбиту, и они теряются [7]. Однако измерения блеска, полученные на одной ночи, также включены в статистику. Следует подчеркнуть, что несмотря на то, что на гистограмме максимум распределения объектов по блеску приходится на 16.5-17.5 звездную величину, это не означает, что количество объектов с блеском вблизи этого диапазона максимально. Данная гистограмма фактически отражает текущие возможности НСОИ АФН по обнаружению и сопровождению слабых объектов на высоких орбитах. По мере развития средств наблюдения ожидается значительный рост числа обнаруженных объектов с блеском 18 звездная величина и слабее.

Рис. 15. Распределение среднего блеска для 546 фрагментов (включая 341 фрагмент и
205 некоррелированных проводок).

Получено независимое подтверждение существования нового класса объектов с таким большим отношением площади поперечного сечения к массе (БОПМ), что влияние светового давления приводит к существенной эволюции эксцентриситета и наклонения их орбит (см. пример на рис. 16). Количество подобных объектов оказалось столь велико, что требуется пересмотр существующих моделей динамического распределения космического мусора в околоземном пространстве и оценок опасности для функционирующих КА [8].

База данных ИПМ им. М.В. Келдыша РАН содержит информацию по 247 БОПМ- объектам на ГСО и геопереходных орбитах и 23 объектам на высокоэллиптических орбитах (учитывались только объекты, по которым измерения были получены более, чем на 2 наблюдательных ночах). На рис. 17 представлено распределение БОПМ по величине отношения площади к массе и наклонению. Видно, что открыт уже целый ряд БОПМ объектов с величиной отношения площади к массе от 5 до 50 квадратных метров на кг и что наклонение таких объектов зачастую превышает 20 градусов и доходит до 40 градусов.

Рис. 16. Эволюция наклонения для объекта 90200 с ОПМ=50 кв. м/к на интервале 22.01.10 - 06.06.11 гг.

На рис. 18 показано распределение БОПМ объектов по величине отношения площади к массе и стандартному блеску. Видно, что многие БОПМ объекты имеют блеск ярче 16 звездной величины. Подавляющее большинство открываемых фрагментов имеет ОПМ больше 1 кв.м/кг.

Рис. 17. Распределение БОПМ-объектов по величине отношения площади к массе и наклонению.

Рис. 18. Распределение БОПМ-объектов по величине отношения площади к массе и стандартному блеску.

Уменьшение количества объектов с ОПМ больше 5 кв. м/кг на рис. 12 и 13 не означает, что это количество объективно уменьшается и доля объектов с ещё большим значением ОПМ незначительна. Дело в том, что БОПМ-объекты чрезвычайно сложны с точки зрения взятия их на сопровождение и поддержания их орбиты. Это обусловлено значительными вариациями ускорения, создаваемого давлением прямого солнечного излучения. Поскольку ни величина, ни характер этих вариаций не поддаются прогнозированию, то ошибка реального положения объекта по отношению к ожидаемому по прогнозу уже через несколько ночей начинает превышать величину поля зрения используемых инструментов. В результате, в случае наличия каких-либо дополнительных ограничений (отсутствие погоды, выход объекта из зоны видимости, отсутствие наблюдательного времени на более мощном инструменте, сильное возрастание фона от Луны во второй четверти и т.п.), объект теряется и далеко не всегда может быть обнаружен повторно. Объекты с меньшим ОПМ сопровождаются более устойчиво, поэтому в настоящее время они составляют большинство. Корректно оценить реальное количество объектов с большим ОПМ пока не представляется возможным ввиду неясности механизма и источника их образования.

Обратный анализ орбитальной эволюции БОПМ-фрагментов позволил выявить несколько вероятных родительских тел. В табл. 2 представлен список объектов, которые предположительно могут являться источниками образования БОПМ объектов.

Впервые по БОПМ-объектам получено столь значительное количество данных на длительных интервалах времени, которое позволило выявить и проанализировать их наблюдательные и орбитальные особенности. Среди фрагментов с большим ОПМ открыт подкласс объектов, орбиты которых со временем пересекают траектории высокоэллиптических и низкоорбитальных КА. Также было обнаружено несколько БОПМ-объектов демонстрирующих периодическое невероятное увеличение видимого блеска до 10 звездных величин, что делает их сравнимым по яркости с самыми большими известными КА на ГСО. Как уже говорилось, вариации ОПМ, вследствие непрогнозируемого движения относительно центра масс, приводят к большим ошибкам прогноза даже на коротких интервалах времени. При этом баллистическая эволюция БОПМ-объектов очень критична к наличию теневых участков, что в сочетании с переменностью величины отношения площади к массе приводит к дополнительным неопределённостям в определении движения.

Таблица 2. Вероятные источники образования БОПМ объектов.

Кроме того, в течение 6 лет работы сеть НСОИ АФН обнаружила около двух десятков слабых ранее не известных объектов в области ГСО, которые представляют собой операционные (технологические) фрагменты, отделенные в ходе штатных операций (некоторые - совсем недавно). Среди них:

• крышка системы охлаждения аппаратуры наблюдения КА MSG 2 cooler cover (обнаружена сетью НСОИ АФН непосредственно сразу после отделения, официально каталогизирована КК ВВС США несколько месяцев спустя);
• солнцезащитные крышки ИК-телескопов КА типа "Имеюс" (DSP);
• фрагмент КА FENGYUN 2D (крышка системы охлаждения?) (официально каталогизирован КК ВВС США через 1.5 года после обнаружения объекта сетью НСОИ АФН);
• фрагмент КА FENGYUN 2E (крышка системы охлаждения?) (обнаружен сетью НСОИ АФН в июле 2009, до сих пор официально не каталогизирован);
• в марте 2010 г. в области ВЭО обнаружены фрагменты, идентифицированные с пуском 2009-067 (Блок ДМ-SL с КА INTELSAT 15).

Количество обнаруженных относительно ярких ГСО-фрагментов (ярче 15,5 звездной величины) непрерывно увеличивается, что является достаточно неожиданным фактом с учетом того, что непрерывные обзоры области ГСО проводятся сетью НСОИ АФН уже несколько лет подряд. Каждый месяц открывается порядка 5-10 новых объектов. Многие из этих новых объектов пересекают защищаемую область на ГСО или остаются там постоянно, увеличивая тем самым прогнозируемую опасность для работающих спутников. Очень важно открыть максимально большое количество космического мусора, чтобы обнаружить источники их происхождения. Ожидается, что в области ГСО существует еще как минимум несколько сотен фрагментов космического мусора ярче 18 звездной величины (т.е. крупнее 30-40 см). Количество более слабых (и, соответственно меньших по размеру) объектов пока не может быть корректно оценено.
Наблюдения на Центурион 18 в Нью-Мексико, управляемым дистанционно через Интернет, позволили открыть уже 2 кометы, 2 астероида, сближающихся с Землей, и около 600 астероидов главного пояса. При этом астероидные обзорные наблюдения и в Нью-Мексико и в Андрушёвке обрабатываются с помощью программы СLT, созданной группой украинских ученых в Харьковском клубе астроинформатики. Примеры результатов фотометрических наблюдений астероидов приведены на рис. 19.

Рис. 19. Примеры результатов фотометрических наблюдений астероидов 1620 и 1862.

При этом основными задачами являются обнаружение и исследование двойных АСЗ, определение координат полюса астероида и построение модели формы, изучение влияния YORP эффекта на вращение астероида, определение характеристик АСЗ, которые являются целями радарных наблюдений.

4. Перспективы развития НСОИ АФН

В плане развития сети НСОИ АФН планируется улучшить перекрытие западной зоны ГСО за счет размещения обзорных телескопов в Мексике и Аргентине. Проводятся работы по усилению подсистемы для сопровождения малоразмерных фрагментов - модернизируются старые телескопы (к примеру, Цейсс-600 в Тарихе и на Санглоке), закупаются и проектируются новые инструменты (50-см РК-500, 50-см ChV-500 - cм. пример на рис. 20, ОРИ-40). Надежды на резкое увеличение количества сопровождаемых ВЭО-объектов связаны с выпуском новой серии телескопов VT-78e, имеющих еще большее поле зрения, 7,1х7,1 градуса (см. рис 20). Первый такой телескоп был установлен на Санглоке и уже в первых пробных наблюдений показал в 3 раза большую производительность по сравнению с 25-см ОРИ-25.
Кроме того, оптимизируется аппаратурный состав обсерваторий и наблюдательных пунктов сети НСОИ АФН. Предполагается в каждом иметь по нескольку разнотипных телескопов - обзорных, для работы по целеуказаниям, для сопровождения слабых фрагментов космического мусора. Первыми такими обсерваториями стали Научный-1 и Уссурийск. На очереди Китаб, Благовещенск, Санглок, Кисловодск, Чугуев.

В 2012 году планируется начать наблюдения в четырех новых обсерваториях - в Монголии, Италии, Мексике и Аргентине. Ведутся переговоры об установке телескопов в Индонезии, Китае, Южной Африке и Австралии.
В плане развития астероидных наблюдений предполагается изготовить и ввести в строй еще 4 телескопа для астероидных обзоров - 50 см, 55 см и два по 65 см.

Рис. 20. 50-см телескоп с полем зрения 1х1 градус для сопровождения фрагментов космического мусора (слева),
19,2-см телескоп VT-78e с полем зрения 7,1х7,1 градуса на ПЗС-камеру ML09000 на Санглоке (справа).

5. Заключение

За 6 лет была создана глобальная сеть НСОИ АФН, являющаяся на сегодня самым мощным инструментом в мире для наблюдения высокоорбитальных космических объектов. Деятельность проекта НСОИ АФН охватывает 20 обсерваторий бывшего СССР и позволила коренным образом улучшить ситуацию с наблюдательной астрономией в странах СНГ. Возобновлена работа обсерваторий в Китабе, Благовещенске, Гиссаре, Санглоке, Абастумани, Тарихе, Ужгороде, созданы новые пункты наблюдений в Тирасполе, Мильково, Лесосибирске, Артёме. Изготавливаются новые телескопы (20 телескопов установлены в обсерваториях), проводится работа по восстановлению и модернизации старых инструментов, приобретено более 40 современных ПЗС-камер.

Для наблюдений используются как малые телескопы апертурой от 22 см, так и большие инструменты диаметром 1,6 м (АЗТ-33ИК в Мондах), 2 м (Цейсс-2000 на Терсколе) и даже 2,6 м (ЗТШ в Научном). Во взаимодействии с партнёрами Сети исследования области ГСО вышли на качественно новый уровень:

• контролируется вся область;
• налажены регулярные обзоры в широкой полосе;
• впервые достигнута полнота знаний о популяции ГСО-объектов ярче 15,5 звёздной величины (благодаря деятельности НСОИ АФН популяция известных объектов в области ГСО увеличилась в 1,5 раза);
• результаты представлены в открытом доступе.

Отработан процесс обнаружения и устойчивого сопровождения значительного количества малоразмерных фрагментов на высоких орбитах. В геостационарной области открыто неожиданно большое количество объектов нового класса - с большим отношением площади к массе, которые со временем начинают пересекать области высокоэллиптических и даже низких орбит. Обнаружение многих сотен ранее не известных ярких объектов в области ГСО и ВЭО показывает наличие существенных пробелов в современных знаниях о популяции космического мусора на высоких орбитах. Количество вновь открываемых высокоорбитальных фрагментов растёт, поэтому исследования этой области пространства необходимо продолжать и расширять с целью выявления как можно большего числа потенциально опасных объектов, пересекающих орбиты функционирующих космических аппаратов.

Начата поддержка второго научного направления - исследований астероидов, сближающихся с Землей. Запущен первый российский астероидный обзор, в рамках которого уже открыты 2 кометы, 2 астероида, сближающихся с Землей, и около 600 астероидов главного пояса. Регулярно проводятся фотометрические наблюдения астероидов с целью исследования двойных АСЗ, определения координат полюса астероида и построения модели его формы, изучения влияния YORP эффекта на вращение астероида.

6. Литература

1) Молотов И.Е., Агапов В. Пулковская кооперация оптических наблюдателей. Первые два года проекта. Радиотехнические тетради № 36, 2008, с. 35-36.
2) Куприянов В.В. Астрометрическая редукция ПЗС-обзоров области ГСО в системе APEX II. Радиотехнические тетради № 36, 2008, с. 34-35.
3) Молотов И.Е., Агапов М.В., Ибрагимов М.А., Литвиненко Е.А., Алиев А., Гусева И.С., Куприянов В.В., Титенко В.В., Борисов Г.В., Русаков О.П., Корниенко Г.И., Ерофеева А.В., Сальес Р., Гребецкая О.Н., Выхристенко А.М., Инасаридзе Р.Я., Лих Ю.С., Смирнов С.Э. Глобальная система мониторинга геостационарной орбиты. Материалы международной конференции. Околоземная астрономия-2007. Нальчик: Изд. М. и В. Котляровы, 2008, стр. 309-314.
4) Молотов И.Е., Агапов В.М., Куприянов В.В., Титенко В.В., Хуторовский З.Н., Гусева И.С., Румянцев В.В., Бирюков В.В., Литвиненко Е.А., Борисов Г.В., Суханов С.А., Бурцев Ю.В., Корниенко Г.И., Бахтигараев Н.С., Русаков О.П., Щелков П.О., Ерофеева А.В., Круглый Ю.Н., Иващенко Ю.Н., Борисова Н.Н., Ирсмамбетова Т.Р., Сальес Р., Гребецкая О.Н., Выхристенко А.М., Алиев А., Миникулов Н.Х., Гулямов М.И., Инасаридзе Р.Я., Ибрагимов М.А., Ерофеев Д.В., Лоскутников В.С., Ерофеев А.Д., Губин Е.Г., Дорохов Н.И., Цыбизов О.Ю., Лих Ю.С., Чекалин О.Н., Рыбак А.Л., Абдуллоев С.Х., Ермаков Б.К., Юрков В.В., Матреницкий Д.В., Семенчук С.А. Научная сеть оптических инструментов для астрометрических и фотометрических наблюдений. Известия Главной астрономической обсерватории в Пулкове, № 219, выпуск 1, Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория РАН, Санкт-Петербург, ISBN 978-5-9651-0390-4, 2009, стр. 233-248.
5) Durech, J.; Vokrouhlick?, D.; Kaasalainen, M.; Weissman, P.; Lowry, S. C.; Beshore, E.; Higgins, D.; Krugly, Y. N.; Shevchenko, V. G.; Gaftonyuk, N. M.; Choi, Y.-J.; Kowalski, R. A.; Larson, S.; Warner, B. D.; Marshalkina, A. L.; Ibrahimov, M. A.; Molotov, I. E.; Micha?owski, T.; Kitazato, K. New photometric observations of asteroids (1862) Apollo and (25143) Itokawa - an analysis of YORP effect. Astronomy and Astrophysics, Volume 488, Issue 1, 2008, pp. 345-350.
6) Agapov V., Molotov I., Khutorovsky Z., Titenko V. Analysis of the results of the 3 years observations of the GEO belt and HEO objects by the ISON Network. Proceedings of 59th International Astronautical Congress, Glasgow, Scotland, DVD ISSN 1995-6258,2008, AC-08- A6.1.02, 11 pages.
7) Molotov I., Agapov V., Khutorovsky Z., Titenko V., Rumyantsev V., Biryukov V., Minikulov N., Gulyamov M., Abdulloev S., Andrievsky S., Kashuba S., Kashuba V., Inasaridze R., Phiralishvili T., Ayvazian V., Ivashchenko Yu., Korobtsev I., Tsukker T., Tergoev V. Arranging Observations of Faint Debris with ISON Optical Network . Proceedings of the 8th US/Russian Space Surveillance Workshop, Wailea, Maui, HI, 18-23 April 2010, 11 pages.
8) Agapov V., Molotov I., Khutorovsky Z.. GEO Protected Region Situation Analysis from the ISON observations. Proceedings of the 8th US/Russian Space Surveillance Workshop, Wailea, Maui, HI, 18-23 April 2010, 11 pages.