用于卫星物体探测和跟踪的新天文观测台设计：卫星机器人观测台（SRO）

该文档主要探讨了**卫星机器人天文台（Satellite Robotic Observatory, SRO）**的设计与开发，旨在追踪和监测地球轨道上的卫星和空间碎片。文档分为几个部分，涵盖了设计约束、方法论、设备选择、以及操作和维护等方面。

1. 设计约束与方法论

文档首先强调了设计SRO的三个基本问题：

• 目标明确：天文台的设计必须围绕其主要目标展开，即追踪和监测。
• 位置与方向选择：选择最佳的地理位置和方向，以便望远镜和传感器能够有效检测目标物体。
• 设备选择：选择合适的光学设备、传感器、安装支架、光学配件和软件，以获取并处理图像数据，如轨道参数和光曲线。

2. 设备与技术选择

文档详细描述了用于SRO的光学设备和传感器的选择。光学设备包括两种不同型号的望远镜：一个80mm口径的消色差折射望远镜（f/4.5）和一个10英寸的施密特-卡塞格林望远镜（f/10）。这些设备的组合限制了曝光时间，尤其是在捕捉低轨道卫星时。为了实现广域成像，文档建议使用Astrograph，这是一种具有非常短焦距（f/2到f/3）的广域望远镜。对于后续工作，推荐使用焦距在f/5到f/8之间的望远镜，以提高精度和范围，并能够检测更暗的物体。

在传感器方面，文档比较了CMOS和CCD相机，指出CMOS相机在性能上与CCD相机相当，甚至在某些方面更优，如更快的下载时间和更高的灵敏度。文档中提到的CMOS相机包括ZWO ASI071和ZWO ASI183，它们具有较高的分辨率和较大的格式尺寸。

3. SRO的开发阶段

SRO的开发分为三个阶段：

• 阶段1：定义目标，如检测、监测和追踪空间碎片和人造卫星，并确定这些活动是远程进行还是需要人工参与。
• 阶段2：解决基础设施和土木工程的需求，结合技术和科学标准，确保光学系统和传感器的正确使用和定位。
• 阶段3：制定详细的维护计划，确保SRO正常运行，并建立培训和调试计划，以保证操作人员的能力。

4. 选址测试

选址是SRO成功运行的关键。文档指出，选址测试应考虑气象条件、海拔、光污染、环境污染等因素。理想的地点应具有低湿度、低云量、少降雨和适度风速。此外，光污染和环境污染应尽可能少，天空亮度质量应不低于19 mag/arcsec²。

5. 结论与贡献

文档总结了SRO设计的关键点，强调了多种光学和传感器组合的优势，能够捕捉广域甚至全天空图像，以监测广泛的天文现象，并以更高的精度追踪其他天体。SRO被视为传统天文台的进化，适用于需要特定位置临时观测或降低开发成本的情况。

通过对SRO的详细设计和开发方法的探讨，文档为未来的天文观测提供了一个灵活且高效的解决方案，特别是在监测和追踪地球轨道上的物体方面。