天王星暗弱卫星高精度位置测量

摘要

太阳系天然卫星高精度位置测量可以提高卫星的历表精度，改进卫星的轨道理论，可以为未来的太空探索任务服务，对太阳系的形成和演化研究有重要意义。天王星有五颗主要卫星，其中Miranda较暗距离天王星较近且经常位于天王星光晕之下，其测量精度总是低于其他四颗卫星。 为了提高暗弱卫星的测量精度，本文采用多项式背景高斯函数拟合法开发了一个行星附近暗弱卫星位置测量系统，并运用于天王星暗弱卫星Miranda的位置测量实验。我们采用二阶至六阶多项式对2016年11月21号和23号两个晚上在云南天文台1m望远镜观测获得的150幅天王星及其卫星的CCD图像进行了位置测量实验，当采用最新Gaia-DR1星表作为参考后，获得了Miranda的高精度观测结果：赤经和赤纬方向(O-C)平均值分别为0".008和-0".007，标准差分别为0".023和0".020。 同时，我们对不同阶次多项式模型的测量结果进行了详细对比与分析。研究发现在观测资料信噪比较好的情况下，二阶多项式背景高斯函数可以得到较好的精度，三阶背景或四阶背景可以得到更高的精度，但这也是该方法测量精度的极限，再提高多项式的阶次也无法进一步提高测量精度。此外，我们还研究了多项式背景高斯函数拟合法的适用情况，为获得高精度的测量结果，卫星距离行星较远时可以采用二阶多项式模型，卫星距离行星较近时则需要采用高阶次的四阶多项式模型。多项式背景高斯函数拟合法也有局限性，对信噪比太低的图像无法提高测量精度。对行星进行去晕处理或许可以克服多项式背景拟合的局限性，这是本课题未来的研究内容之一。

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