Проруха на старуху...

[Timur]

Пару дней назад на Кавказе стояла хорошая погода и я, полный энтузиазма, подтвердил открытый Каталиной потенциально-опасный астероид, удаленно, на 30-см астротеловском телескопе. Объект двигался быстро, около 10 угловых секунд в минуту, и пришлось применять 30 секундные экспозиции при бининге 2. При этом, на пиксел приходилось чуть больше 2 секунд дуги. Объект был ярким, 16.5 звездной величины, и проработался очень хорошо, оставаясь на снимках примерно круглой формы. Я быстренько и успешно его измерил и отправил по NEOCP, опередив европейских собратьев. На следующий день, с радостью в сердце, я нашел искомый электронный циркуляр, посвященный этому объекту (2009 JM2): http://www.cfa.harvard.edu/mpec/K09/K09J54.html , и волосы стали дыбом... Столь кривых своих наблюдений, по точности, я никогдане видел. Все мои 5 точек были опубликованы, но из-за свой кривизны не брались в расчет при расчете орбиты.  Раньше, в таких случаях, американцы просто выбрасывали подобные ляпы и не публиковали их в циркулярах. У нас они имели место из-за измерений сверхдлинных штрихов от быстрых объектов, но мы быстро поняли, что такие штрихи вообще не нужно мерить... Первое, что пришло на ум, это то, что в FITS-хедере прописалась не та экспозиция, или система дала сбой и приняла начало экспозиции за середину, но при проверке эта версия отпала. Далее возникла абсолютно прадоподобная гипотеза о том, что часы телескопа, привязывающиеся по GPS, дали сбой, и время прописалось с ошибкой в 15-20 секунд, что для такого быстрого астероида - смертельно. На это указывало то, что ошибка по дельта, по которой восновном и двигался астероид, была все время с одним знаком +.... Меня несколько насторожило то, что между первой оценкой с ошибкой в +2.5 секунды и последней, в +4.9 секунды, слишком уж большой разброс, не харктерный для такого яркого объекта на снимке, но я с этим на сутки смирился и посыпал голову пеплом, прося Бориса Сатовского разобраться с системой регистрации времени. Час назад меня вдруг что-то толкнуло проверить сходимость моего ряда из 5 точек в программе Find_orb, и результаты меня потрясли. Они оказались вот такими:

09 05 12.75815    114 14 33 20.26   +50 24 31.5     .09+  .03+  .00757 1.0130
09 05 12.75880    114 14 33 20.39   +50 24 22.5     .12-    .20-  .00757 1.0130
09 05 12.75933    114 14 33 20.51   +50 24 15.9     .14-   .35+  .00757 1.0130
09 05 12.75985    114 14 33 20.67   +50 24 08.3     .24+   .22-  .00757 1.0130
09 05 12.76038    114 14 33 20.76   +50 24 01.4     .07-   .04+  .00757 1.0130

Предположим, что часы у нас в системе действительно стали врать... Но как объяснить абсолютно разный ход невязок по дельта?
По моей просьбе, Стас Короткий провел ту же поцедуру в программе AstStat, написанной для него в Пулково. Вот результат расчетов в этой программе:

 12.75815   14 33 20.260     0.009      50 24 31.50     0.03      0.09
 12.75880   14 33 20.390    -0.012      50 24 22.50    -0.20      0.23
 12.75933   14 33 20.510    -0.015      50 24 15.90     0.36      0.39
 12.75985   14 33 20.670     0.025      50 24  8.30     -0.23      0.33
 12.76038   14 33 20.760    -0.008      50 24  1.40      0.04      0.09
                            ------                    ------
     Sigma, arcsec           0.16                       0.24

Результат такой же, как и в Find_orb....

Наблюдения, по этим данным, имеют вполне обычную точность для нашего телескопа, и в случае простого пролета по времени - должны отражать и ход ошибок в MPEC, но, по моему мнению, - совсем не отражают!

Что это? Кто все-таки пьян, мы или гарвардский компьютер? Думаю, что мы, но хочется во всем разобраться...

[Юрий Иващенко]

   Тимур,

в нашей практике тоже были подобные случаи. Но тогда объект летел 1'/min, систематическая ошибка составила 2", Вильямс написал нам, что по этой причине в обработку пустить их не может.

Вспомним 2009 HZ67, в массе 114-х точек достаточное количество отпрыгнуло. Все это говорит о том, что проблема есть.

То, что точки в этот раз внутренне согласованы - факт сам по себе неплохой, если бы не систематическая ошибка. Ее природу нужно выявить, наблюдая дальше такие быстрые объекты, чтобы получить некую статистику. Могу лишь дать некоторые рекомендации в каком направлении искать.

Во-первых,

пришлось применять 30 секундные экспозиции при бининге 2

есть методика совершенно неправильная. Какой при этом получается масштаб? Для таких скоростей нужно, чтобы перемещение изображения за время экспозиции не выходило за размеры самого пиксела, а масштаб был не более 1"/pix. Если эти условия нарушаются, то возможны проблемы с точностью.

Правильной методикой является получение большого числа кадров (50-100) с экспозицией, равной времени смещения объекта на 1 пиксель. Затем методикой Track&Stack, имеющейся в Астрометрике, кадры складываются вдоль вектора движения.

Во-вторых, систематическая ошибка действительно может присутствовать на уровне железа. Мы выяснили для себя, что критичным моментом у нас оказался затвор, он вносил задержку. Работа затвора - дело темное, измерить время его срабатывания и задержку невозможно. И никаким паспортным данным верить нельзя, оно может проявиться только на таких наблюдениях.

Плохо то, что источники систематической ошибки могут быть разные, многие из них коррелируют и не разделяются. Лучший путь их выявления - проведение синхронных наблюдения с разных инструментов. Причем лучше понаблюдать геостационары, они более быстрые и на них система проявится заметнее. Затем попросить Игоря Молотова помочь обработать этот сеанс, сразу станет видно, куда и на сколько отпрыгивают наблюдения с конкретного инструмента.

Кстати, напомню тебе, что не только по дельта ваши наблюдения 2009 JM2 отпрыгнули, по альфа ошибка тоже достигает 1". Здесь уже никакие затворы не могут быть причиной, это 100% ошибка редукции, следствие бинирования и т.д.

Желаю успехов,

Юрий.

[Timur]

Юрий, большое спасибо за комментарий. При наблюдениях 2009 HZ67 - объект был предельно слабым и вытягивался на поисковых кадрах на 10 пикселей, а на изменяемых  в бининге - на 5. Здесь же он вытягивался всего на 2 пикселя, и при этом был очень яркий, посему точность этой астрометрии заведомо лучше, в несколько раз. На это и указывает анализ точности, проведенный в двух независимых программах. Вопрос в свсем другом. Почему ход невязок в MPEC и полученный в этих программах, по дельта, - абсолютно разный. Не может быть такого, на мой взгляд, в реальности, и кто-то тут ошибается.

[Юрий Иващенко]

Все потому, что МРС строит орбиту по всем наблюдениях всех обсерваторий, а FindOrb - только по своим. Поэтому, хоть ваши наблюдения и являются внутренне согласованными благодаря чему невязки по FindOrb укладываются хорошо, тем не менее они имеют систему, отличающуюся от орбиты, построенной по чужим наблюдениям. Попросту говоря, FindOrb может выловить систематическую ошибку только в случае, если она меняется от кадра к кадру, если она постоянна - она ее не выявит никогда.

[Timur]

Юрий, вопрос не в систематической ошибке...
Вот ряд ошибок по дельта у MPC:
+2.5
+2.9
+4.1
+4.0
+4.9

Если устранить систематику и принять допустим третью оценку за 0, получаем:
-1.6
-1.2
0.0
-0.1
+0.8

А вот что дает Find_Orb:

+0.03
-0.20
+0.36
-0.23
+0.04

Как говорится - почувствуйте разницу.... В чем причина?

[Юрий Иващенко]

Теперь действительно понял суть вопроса.

Ответ лежит в длине дуги. По программе FindOrb ты обработывал только СВОИ наблюдения, а МРС - всю имеющуюся дугу по всем наблюдениям. Чем больше дуга, тем точнее орбита. А на короткой дуге в 3 минуты никакие алгоритмы, кроме линейных, не работают. Вот и получилось, что FindOrb просто провел линию по вашим точкам методом МНК. А МРС - по дуге длиной больше суток, да еще возмущения учел.

Если из циркуляра http://www.cfa.harvard.edu/mpec/K09/K09J54.html скопировать в файл все наблюдения и прогнать их через FindOrb, то получится результат, очень близкий к МРС:

09 05 12.38649    703    .02-   .01+
09 05 12.38710    703    .15+   .16-
09 05 12.39128    703    .18-   .25-
09 05 12.39189    703    .26+   .41-
09 05 12.39608    703    .12-   .31-
09 05 12.39669    703    .24-   .17-
09 05 12.40089    703    .02-   .38-
09 05 12.40149    703    .22-   .38-
09 05 12.42731    703    .02+   .39-
09 05 12.42784    703    .07+   .29-
09 05 12.42832    703    .15+   .22-
09 05 12.42874    703    .11+   .33-
09 05 12.46381    H06    .22+   .28-
09 05 12.46555    H06    .08+   .54-
09 05 12.46728    H06    .32-   .64-
09 05 12.47567    703    .23+   .14-
09 05 12.47615    703    .11-   .17+
09 05 12.47651    703    .62+   .30-
09 05 12.47696    703    .17+   .44-
09 05 12.75815    114    .35-   2.0+
09 05 12.75880    114    .69-   2.5+
09 05 12.75933    114    .83-   3.6+
09 05 12.75985    114    .57-   3.6+
09 05 12.76038    114    1.0-   4.4+
09 05 12.84978    B15    .13-   .65-
09 05 12.85063    B15    .01-   .56-
09 05 12.85178    B15    .14-   .57-
09 05 12.85633    595    .44+   .19-
09 05 12.85857    595    .14+   .27-
09 05 12.86297    595    .43+   .49-
09 05 12.912321   J16    .11+   .08+
09 05 12.918902   J16    .24+   .18-
09 05 12.923484   J16    .25+   .00 
09 05 12.92829    J41    .85+   .49+
09 05 12.92981    J41    .43-   .33-
09 05 12.93111    J41    .20-   .21-

И ваши О-С стали близкими к МРС-шным.

[Timur]

Понятно. Мне казалось, что на 5-ти 30-секундных экспозициях, суммарно - всего на 4 минутах наблюдений, с учетом времени считывания матрицы, дуга все равно должна стремиться к линии и никакие возмущения на таком интервале не могут  действовать... Так что интуйтиавно так и не понял, почему такая разница.

[ctac]

Сильно!
 Тоже, не думал, что за 4 минуты, не у самого близкого NEO так сильно орбита отходит от прямой линии (и уходит на дугу).
 Предлагаю перепроверить время + координаты обсерватории.

[Timur]

Координаты можно проверить, но как их поправить в базе MPC? Перешлешь им поправку? Время будем проверять сегодня завтра, тремя способами.

[ctac]

Координаты можно проверить, но как их поправить в базе MPC? Перешлешь им поправку? Время будем проверять сегодня завтра, тремя способами.

Поправить координаты не трудно (делал это для трех обсерваторий) - просто надо в письмо добавить строчку с координатами, а в заголовке написать "Новые координаты" + продублировать письмо на личную почту (а не только автомату).

[Юрий Иващенко]

Предлагаю не спешить с выводом о весомой роли в погрешности координат станции на ошибку наблюдений.

Давайте прикинем паралакс объекта. Известно, что его минимальное расстояние от земли около 0.1 а.е., т.е. около 150*10в восьмой метров. Разделим его на 206265 и мы получим смещение обсерватории в метрах, которое вызовет ошибку в положении 1", в итоге получим 72722 метра.

Я сомневаюсь, что координаты известны так плохо. 72 км в эпоху GPS - ошибка нереальная.

[ctac]

Я сомневаюсь, что координаты известны так плохо. 72 км в эпоху GPS - ошибка нереальная.

Согласен. Но ошибка в пару км возможна.
 Вообще, ошибка ооочень большая.
 Тогда часы? если 10"/min, то ошибка в 6 сек - это уже 1".

 В любом случае надо и время и координаты проверять.

[Timur]

Только что проверил часы, методом засечки времени срабатывания затвора. На удивление - все нормально. Ошибка не может превышать 1 секунды по времени, а точнее - часы точно синхронизированы по GPS. Остается предположить, что в ту ночь был случайный сбой... Хотя это как-то тоже не правдоподобно...
Чувствую себя Джуди Форстер в "Иллюзии полета"...

[ctac]

Только что проверил часы, методом засечки времени срабатывания затвора. На удивление - все нормально. Ошибка не может превышать 1 секунды по времени, а точнее - часы точно синхронизированы по GPS. Остается предположить, что в ту ночь был случайный сбой... Хотя это как-то тоже не правдоподобно...
Чувствую себя Джуди Форстер в "Иллюзии полета"...

 Тогда надо поснимать быстрые NEO что бы еще раз все проверить
 И как написал Юрий, пара переходить на метод "Track&Stack"

[Денис Денисенко]

Только что проверил часы, методом засечки времени срабатывания затвора. На удивление - все нормально. Ошибка не может превышать 1 секунды по времени, а точнее - часы точно синхронизированы по GPS. Остается предположить, что в ту ночь был случайный сбой... Хотя это как-то тоже не правдоподобно...

Тимур, я тут вспомнил историю 5-летней давности, когда Оливер Клёс обнаружил проблему с перезагрузкой GPS приемников при наблюдении покрытий. Суть в том, что если у GPS-приемника сбрасываются данные альманаха (которые, в том числе, содержат текущий уход Всемирного Координированного Времени), то он начинает выдавать собственное время GPS вместо UTC. Разница между временем GPS и Всемирным в январе 2006 года была 13 секунд: GPS Time-UTC (BIPM) = 13 seconds и меняется с введением високосной секунды. (После 01.01.2006 вводилась только один раз в этом году в ночь с 31.12.2008 на 01.01.2009, см. IAUC 9004). Так вот: если ты говоришь, что астероид двигался со скоростью около 10" в минуту (уточни), а невязки составляют 2.5-3", то это как раз похоже на сбой времени на четверть минуты, т.е. именно на 13-14 секунд!  Уж больно подозрительно хорошее совпадение, чтобы быть случайным!  Только надо сообразить, в ту ли сторону.

То, что ошибка в координатах обсерватории даже на 1 км не может внести погрешность положения астероида в 3", Юрий Николаич уже написал. Даже если бы координаты "врали" на 7 км, параллактическая поправка составила бы в данном случае 0.1". Одну десятую секунды, а не две-три целых!  Т.е. даже если бы вместо координат 40-см астрографа в базе Центра Малых Планет стояли координаты БТА (и даже РАТАН-600), это бы ничего не изменило.

[Денис Денисенко]

Кстати, напомню тебе, что не только по дельта ваши наблюдения 2009 JM2 отпрыгнули, по альфа ошибка тоже достигает 1". Здесь уже никакие затворы не могут быть причиной, это 100% ошибка редукции, следствие бинирования и т.д.

Дык астероид двигался со скоростью +1.7" в минуту по альфе и -10.1 по дельте. Так что ошибка времени на 15 секунд (0.25 минуты) дает примерно +0.4 -2.5, что примерно и имеем в Циркуляре MPEC 2009-J54.  Косинус склонения (примерно 0.64) вроде бы уже учтен.

Попробуйте прибавить к (или вычесть из) времени наблюдений с кодом [114] 0.00014 суток (12/86400) и прогнать через ФайндОрб (у меня нет на компе) - увидите, какие хорошие невязки получатся!

[Звездный Кот]

Денис возможно правду глаголет... Учитывая, что на данный момент поправка GPS-UTC составляет 15 секунд.

[Timur]

Вот только по нашим с Денисом прикидкам, эта поправка должна была в другую сторону сработать... Или мы не правы?

[ched]

Я сталкивался с такой же проблемой, астероид был запечатлён в виде трека, а астрометрия отходила на несколько секунд. Эту астрометрию я не отправил.

[Timur]

Все зависит от длины штриха. Короткие штрихи и не слишком слабые - измерять можно,  с неплохой точностью, а вот длинные, а ведь приходится их мерить иногда при открытии, - сложно. Можно пытаться мерить начала или концы этих штрихов, если выхода нет. При определенном мастерстве можно намерить что-то приемлимое. Только не забывать нужно при этом поправку во время наблюдений вносить.