Основные разделы сайта

Сравнение систем координат советских лунных миссий и современных систем координат


   Начиная с подготовки запуска «Луны-15», координатное обеспечение лунных миссий опиралось на лунные карты LAC [Lunar Chart (LAC) Series], пожалуй лучший картографический продукт того времени (Рис. 1). Сегодня появилась возможность выяснить степень отличия советских координатных данных 40-50 летней давности (табл. 1) от современной системы координат и даже получить представление о точности «привода» КА в прицельную точку на Луне в середине прошлого века.

Таблица 1. Координаты артефактов советской лунной программы на поверхности Луны.
* - сложное приземление космического аппарата, миссия не была осуществлена.

 

Космический аппарат Дата Широта, ° Долгота, ° Место посадки
Луна 15*
Прицельная точка
21.07.1969 + 12.109° + 12.109° Море Кризисов
Луна 16 21.09.1970 - 0°41' +56°18' Море Изобилия
Луна 17 2.09.1971 +38°17' - 35°00 ' Море Дождей
Луна 18* 2.09.1971 +3°41' 56°30' Континентальный регион между морем Изобилия и морем Кризисов
Луна 20 21.02.1972 +3° 32' +56°33' Континентальный регион между морем Изобиля и морем Кризисов
Луна 21 16.01.1973 +25° 51' +30° 27' Море ясности (Crater le Monnier)
Луна 23* 6.11.1974 +12°41' +62°17' Южная часть Моря Кризисов
Луна 24 18.8.1976 +12°45' +62°12' Южная часть Моря Кризисов

   Ко времени реализации миссии LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) международным сообществом были разработаны две совершенно новые прецизионные лунные координатные системы Mean Earth/Polar axis (МЕ) и Principal axis (PA). Координатная система МЕ служит для обработки высокоинформативных изображений лунной поверхности, получаемых с LRO). В ней учитываются временные изменения положения земной полярной оси. Для работы с физическими приборами на лунной орбите и астрономическими инструментами на Земле (например, с РСДБ), более удобной оказалась координатная система PA, связанная с главными осями инерции лунного тела [1, 2].
В лаборатории были рассмотрены отдельные аспекты проблемы, возникшей из-за неопределенностей в комплектах координатных данных советских космических объектов (артефактов), доставленных на лунную поверхность в 60-70 годах прошлого века (рис. 2). Предпринята попытка соотнести эту координатную информацию ХХ века (СССР(хх век)) с координатами артефактов, полученными в новейшей лунной системе координат ME (Mean Earth / Polar Axis). Прямое сравнение координатных данных двух систем (табл. 2), было подкреплено вычислением параметров связи этих систем и последующим (контрольным) трансформированием комплекта координат системы МЕ в систему СССР (хх век).

Таблица 2. Различия между координатами космических объектов (артефактов) в современной ME и применявшейся ранее в СССР системах координат.

Космический аппарат Размицы между координатами космических аппаратов в системах ME (LRO) и СССР (XX век)
Широта, ° Долгота, ° Радиус-вектор, км
Луна 16 0.1697 0.0642 -0.555
Луна 17 -0.0416 0.0028 -1.669
Луна 18 0.1930 0.1550 -2.095
Луна 20 0.2568 0.0745 -1.188
Луна 21 0.1527 -0.0422 -2.480
Луна 23 -0.0169 -0.1320 -2.869
Луна 24 -0.0361 0.0131 -2.874
СКО 0.151° 0.087° +2.15

   Результаты выполненного соотнесения координатных систем позволяют утверждать, что плановые координаты (широта и долгота) системы СССР(хх век) согласуется с координатными величинами, полученными в системы МЕ в пределах (0,10-0,12)о. Абсолютные высоты (радиус-векторы) в системе координат СССР(ХХ век) существенно отличаются (до 2.8 км) от значений, полученных по данным лазерного альтиметра LOLA. Получены также первые представления о величинах сдвига вдоль соответствующих координатных осей и углах их взаимного разворота (табл. 3).

Таблица 3. Параметры связи двух лунных координатных систем, полученные в МИИГАиК.

Параметр Значение Accuracy estimate
Масштаб 1.0019536 0.0008808
Сдвиг вдоль оси X, км -1.005 3.762
Сдвиг вдоль оси Y, км -1.633 2.340
Сдвиг вдоль оси Z, км 1.002 5.175
Разворот вокруг оси X 0°12`46”.648 0°05`32”.210
Разворот вокруг оси Y -0°00`57”.636 0°14`43”.021
Разворот вокруг оси Z 0°02` 37.089 0°06`43”.077

[1] «A Standardized Lunar Coordinate System for the LRO and Lunar Datasets, LRO Project and LGCWG White Paper, Version 5», 2008 October 1 (Version 5), Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, NASA // http://lunar.gsfc.nasa.gov/library/LunCoordWhitePaper-10-08.pdf
[2] Baldwin, RB 1963. The Measure of the Moon. University of Chicago Press.

Лист карты LAC 77 масштаба 1:1 000 000

Рис. 1. Лист карты LAC 77 масштаба 1:1 000 000

Места посадки советских лунных миссий.

Рис. 2. Места посадки советских лунных миссий

© 2015-2017, Московский государственный университет геодезии и картографии (МИИГАиК)