Проекты и основные направления научных исследований

1. Разработка методики высокоточной селенографической координатной привязки сканерных изображений Луны в видимом и ИК диапазонах спектра.

Изучение и интерполяция фото- или видео-изображений Луны и планет на экране компьютера потребовала решения задач высокоточной селенографической привязки сканерных изображений Луны в видимом и ИК диапазонах спектра. С этой целью выполнен полный анализ геометрии инфракрасной съемки видимого диска Луны, что позволило установить закономерности излучения поверхности Луны и получить аналитические зависимости, обеспечивающие высокую точность координатной привязки. Создан комплекс алгоритмов и программ автоматизированной селенографической обработки планетных изображений, содержащих астрофизическую информацию различного назначения, а также алгоритм автоматизированного построения карт угловых параметров съемки и освещения; углов падения и отражения света и азимута между плоскостями падающего и отраженного лучей.

Фрагменты карт угловых параметров для фаз Луны +12о
Фрагменты карт угловых параметров для фаз Луны +77о

2. Создание комплекса прикладных программ по обработке и анализу информации космических снимков.

Примером, на котором была отработана и реализована новая методика, послужили высокоточные наземные ИК-измерения видимого полушария. Их анализ был необходим для решения конкретных практических задач космонавтики. Полученные результаты применимы в любом исследовании, предполагающем изучение и интерполяцию фото- или видео-изображений Луны и планет. Разработанные алгоритмы позволяют проводить обработку не только наземных, но и космических изображений, т.к. в исходные формулы заложен полный набор фотометрических угловых параметров с учетом их изменений во всех возможных сочетаниях. Результаты исследований легли в основy проекта использования Луны в качестве тестового объекта для калибровки телевизионной аппаратуры геостационарного ИСЗ ГОМС.

Сигналы с геостационарного спутника Земли ГОМС были преобразованы в значения радиационной температуры и смоделированы на компьютере в мозаичное изображение поверхности ИК Луны в длине волн 10-12 мкм. На рисунках 3, 4, 5 даны ИК сканерные изображения лунной поверхности на момент съемки Луны геостационарным спутником ГОМС. Изображение Луны смоделировано на компьютере и калибровано по наземным измерениям яркостной температуры поверхности лунных участков в длинах волн 10-12 мкм.

Фотография Луны из космоса в ИК-лучах (10.5-12.5 мкм). Фаза Луны--26.5о. Время съемки 15 марта 1995 г. Изолинии показывают температуру поверхности Луны в пределах значений температур 261.1-397.0 К
Фотография Луны из космоса в ИК-лучах (10.5-12.5 мкм). Фаза Луны-+35.4о. Время съемки 15 июля 1995 г. Изолинии показывают температуру поверхности Луны в пределах значений температур 250.0-394.9 К
Фотография Луны из космоса в ИК-лучах (10.5-12.5 мкм). Фаза Луны-+34.4о. Время съемки 9 января 1996 г.
Изолинии показывают температуру поверхности Луны в пределах значений температур 250.1-394.9 К

3. Изучение пространственного распределения и взаимосвязи теплового и отраженного излучения поверхности Луны с физическими характеристиками лунного покрова.

Поиск закономерностей отраженного и собственного излучения лунной поверхности путем детального статистического анализа результатов спектрофотометрических измерений яркости в оптическом и инфракрасном диапазонах спектра.

Исчерпывающий анализ селенографической ситуации получения ИК изображений на протяжении полного цикла лунации позволил установить ряд статистических закономерностей изменения температуры поверхности отдельных участков Луны в зависимости от значений физических характеристик покровного вещества и угловых параметров съемки. В итоге были получены обобщенные тепловые карты и каталог тепловых параметров и селенографических координат 1655 участков поверхности и открылась возможность оценить вероятные тепловые свойства районов лунной поверхности, для которых не проводились ИК-измерения, Таким образом были построены прогностические термокарты на область обратного полушария Луны.

Тепловые карты поверхности Луны в ИК области спектра (10-12 мкм), построенные по результатам измерений яркости освещенного диска Луны и по данным затмений, приведены на рисунках 6, 7, 8, 9. Значения изотерм яркостной температуры поверхности Луны даны в градусах К. Изолинии на карте "Тепловая инерция поверхности лунного шара" соответствуют величине коэффициентов тепловой инерции (кал/см2мин1/2К).

Яркостная температура поверхности лунного шара в условиях истинного полнолуния
Яркостная температура поверхности лунного шара в условиях истинного полнолуния
Тепловые аномалии поверхности лунного шара
Тепловая инерция поверхности лунного шара

Практическую ценность результатов исследований подтверждает их успешное использование при выполнении хоздоговорных работ, а также выделение Гранта на конкурсе АО США в 1992 г.

4. Построение автоматизированных информационных справочных систем базы данных фотометрических параметров, морфологических характеристик и номенклатурных обозначений деталей рельефа на поверхности планет и спутниках.

Создана автоматизированная база данных информационной справочной системы номенклатуры лунных образований, В базе данных используется единая система номенклатурных обозначений лунного рельефа, утвержденная решением Международного астрономического союза (МАС). Работа выполнялась под руководством председателя подгруппы лунной номенклатуры (комиссия 16, МАС) доктора физ. мат. наук В. В. Шевченко , в ней принимали участие сотрудники Отдела исследований Луны и планет ГАИШ Скобелева Т.П. и Дехтярева К.И. Категории лунного рельефа в системе МАС приведены в таблице.

Таблица

Тип образований Число названий Число названий по принципу членения Общее число
названий
латинское
название
русское
название
видимая
сторона
обратная
сторона
собствен-
ное имя
символи-
ческое
мифоло-
гическое
земные
названия
античные
имена
фамилии
ученых
прочие**
Crater Кратер 921 636 75 - 7 - - 1437 23 1557
Rima Борозда 109 2 10 - 1 - 1+19* 80* - 111
Mons Горы 43 5 7 - - 18 3 11+9* - 48
Dorsum Гряда 40 - 1 - - - - 38+1* - 40
Mare Море 20 2 - 18 - - - 2 2 22
Catena Цепочки
кратеров
11 10 3 - - - - 18* - 21
Lacus Озеро 17 3 - 20 - - - - - 20
Vallis Долина 10 2 - - - 1 - 1+10* - 12
Sinus Залив 11 - - 11 - - - - - 11
Promontorium Мыс 9 - - - - 3 - 6 - 9
Rupes Сброс 8 - 1* 1 - 1 - 5* - 8
Palus Болото 3 - - 3 - - - - - 3
Oceanus Океан 1 - - 1 - - - - - 1
Planitia Равнина 1 - - - - - - - 1 1
  Места посадок 56 - - - - - - - 56 56
Общая сумма названий 1260 660 97 54 8 23 38 1618 82 1920

*-лунные образования, именованные по названию близлежащего кратера или пика.
**-лунные образования, именованные по названию лабораторий, институтов, городов, космических аппаратов.

Распространение на Луне именованных кратеров передает карта плотности
именованных объектов диаметром от 2.5 до 50 км и более в пределах трапеций 10о * 10о

Метод математического моделирования был применен для изучения статистики распределения кратеров, лунок, отдельных камней и других элементов лунного рельефа. Составлен комплекс программ компьютерной обработки "Морфологического каталога кратеров Луны" для прогнозирования плотности распределения и оценки структуры мелких рельефных образований и относительного геологического возраста поверхности.