[вернуться к содержанию сайта]
Институтом радиотехники и электроники АН СССР совместно с рядом организаций в период с 11 по 30 VI 1964 г. были продолжены радиолокационные наблюдения Венеры. Измерения проводились на волне около 40 см на той же установке, что и в 1961 г. (1) и 1962 г. (2). На входе приёмника использовались парамагнитный и параметрический усилители. Анализ сигнала производился с магнитной ленты 20-канальным анализатором; ширина полосы фильтров каждого канала, пересчитанная к принимаемому сигналу, составляла 1,2 гц.
Для исследования применялись в основном два вида модуляции излучаемого сигнала: частотная манипуляция и периодическая линейная частотная модуляция, аналогично тому, как это делалось в 1962 г. (2, 3).
При частотной манипуляции излучаемый сигнал имел вид чередующихся телеграфных посылок на двух частотах, которые отличались либо на 62,5 гц, либо на 2000 гц. Длительность посылок и пауз на каждой частоте составляла 4,096 сек. Этот вид модуляции использовался для изучения спектра отражённых сигналов и для измерения радиальной скорости движения Венеры, которая определялась по доплеровскому смещению –центральной частоты спектра сигнала относительно частоты излучения.
Линейная частотная модуляция применялась для изучения закона отражения радиоволн от поверхности и для измерения расстояния до Венеры. Частота излучаемых колебаний периодически изменялась по пилообразному закону (3), при этом использовались три режима: девиация 4 кгц с периодом 1,024 сек (как и в 1962 г.), девиация 32 кгц с периодом 8,192 сек и девиация 32 кгц с периодом 1,024 сек. Увеличение девиации в 8 раз позволило во столько же раз повысить точность измерения расстояния и разрешающую способность для изучения закона отражения сигнала от поверхности. При приёме частота гетеродина изменялась также по пилообразному закону, но с задержкой на расчётное время распространения сигнала до планеты и обратно. Если расчётная задержка точно соответствовала фактическому времени распространения сигнала до планеты и обратно, то частота сигнала на выходе приёмника была номинальной. По отклонению частоты сигнала от номинального значения находилась поправка к расчётному времени запаздывания.
Результаты измерения расстояния до Венеры и радиальной скорости её движения представлены на рис. 1. На рис. 1а отложена разность Δr (км) между измеренным и вычисленным значением расстояния от измерительного пункта до ближайшей точки поверхности Венеры, на рис. 1б – разность Δvr (см/сек) между измеренным и вычисленным значением радиальной скорости центра отражения на Венере относительно измерительного пункта. Вертикальными отрезками показаны среднеквадратичные погрешности измеренных значений.
При измерении расстояния среднеквадратичное значение аппаратурной ошибки за один 5-минутный сеанс не превышало 15 км до 23 VI (при девиации 4 кгц) и 2 км после 23 VI (при девиации 32 кгц), ошибка измерения скорости не превышала 2,5 см/сек.
В расчётах времени распространения сигналов и доплеровского смещения частоты было принято: астрономическая единица 149 598 000 км, скорость света 299 792,5 км/сек, радиус Венеры 6100 км. Время распространения сигнала рассчитывалась с точностью ±5 μсек, частота Доплера ±0,05 гц. Вычисление координат планет производилось на основании аналитической теории Ньюкома с учётом поправок к элементам орбиты Венеры по данным Данкома и поправок к элементам орбиты системы Земля-Луна по данным Моргана. Кроме того, в расчётах было учтено дополнительное смещение центра Венеры по её орбите в направлении движения на 250 км. Смещение было определено в 1962 г. (2) и оценивалась величиной 270 км, что эквивалентно увеличению гелиоцентрической долготы Венеры на +0'',52. Этому смещению на рис. 1а и 1б соответствуют плавные кривые 1. Если бы введённая поправка на смещение в действительности отсутствовала, то экспериментальные точки должны были бы лечь на плавные кривые 2. Пунктирными линиями на рис. 1а показано как должна изменяться величина Δr, если бы фактическое значение астрономической единицы было равно 149 598 100 и 149 597 900 км. Величина астрономической единицы по этим измерениям равна 149 598 000 км; причём если учесть возможные систематические ошибки, максимальная ошибка может быть ±400 км.
Среднеквадратичные значения систематических ошибок исходных данных в пересчёте на астрономическую единицу оцениваются следующими величинами: скорость света 70 км; радиус Венеры 40 км; гелиоцентрические координаты Венеры и Земли 100 км; влияние среды, в которой распространяется сигнал 10 км; остальные константы (радиус Земли, отношение масс Луны и Земли и др.) 10 км; определение запаздывания в аппаратуре 5 км. Полная среднеквадратичная ошибка равна 130 км.
Распределение энергии отражённых от Венеры сигналов в зависимости от расстояния Δr относительно ближайшего к Земле участка её поверхности представлено на рис. 2. Распределение на рис. 2а получено по 27 сеансам с линейной частотной модуляцией при девиации 4 кгц и периоде 1,024 сек. Первые 11 столбиков представляют собой энергию сигналов, отражённых кольцевыми зонами поверхности глубиной по 45 км, остальные – по 150 км. Распределение на рис. 2б получено по 20 сеансам при девиации 32 кгц с периодом 1,024 сек, применение которой позволило более детально исследовать закон отражения для переднего участка поверхности и получить энергию от кольцевых зон глубиной по 5,5 км. По этим данным была найдена зависимость энергии отражённых сигналов Р от угла падения φ (рис. 3, кривая 1). Для сравнения на этом же рисунке, кривая 2, показана аналогичная зависимость, полученная при измерениях 1962 г.
Рис. 3. Зависимость энергии отражённых сигналов Р от угла падения φ
Сравнение результатов показывает, что в 1964 г. энергия отражённых сигналов с ростом угла φ убывает быстрее, чем это наблюдалось в 1962 г. Это, видимо, можно объяснить тем, что Венера в период радиолокации 1964 г. была повёрнута к Земле более гладкой стороной.
Ширина доплеровского спектра отражённого сигнала, обусловленная вращением Венеры, не превышает 15 гц. Коэффициент отражения (3) Венеры, измеренный по полной энергии принятого сигнала, равен в среднем 19%. Энергия в центральной полосе 1 гц приблизительно в 2 раза меньше энергии всего спектра.
Спектры отдельных дней наблюдения использовались для определения периода вращения Венеры. Для этого они сравнивались с расчётным спектром, вычисленным для разных периодов вращения из закона распределения энергии, представленного на рис. 2. Полученные в 1964 г. результаты не противоречат выводу об обратном вращении Венеры с периодом 200–300 суток, сделанному по радиолокационным наблюдениям Венеры в 1962 г. (2). На рис. 4 показаны экспериментальные результаты 1962 г. (3) (а) и 1964 г. (б). Все эти результаты хорошо согласуются между собой и лучше всего соответствуют обратному вращению Венеры с периодом 230 суток ±25 суток.
Совместное рассмотрение результатов определения периода вращения в 1962 и 1964 гг. показывает, что ориентация оси вращения Венеры близка к перпендикулярной по отношению к плоскости её орбиты.
Авторы выражают благодарность Г. А. Журкиной, Б. А. Степанову и Г. А. Сыцко, участвовавшим в подготовке и в проведении измерений.
Институт радиотехники и электроники Академии наук СССР
Поступило 12 IV 1965
Дата установки: 15.02.2013
[вернуться к содержанию сайта]
