基于ePSF的天然卫星位置高精度测量研究

为解决哈勃空间望远镜(HST)图像欠采样的问题，美学者开发出高精度位置测量的ePSF技术，精确研究了HST成像系统中CCD视场的光学性能，获得了高精度的恒星和(土星)卫星的位置。该技术还成功应用于地面望远镜大视场CCD成像观测，由此导出的恒星位置测量精度达到了7毫角秒！本项目拟将ePSF技术应用于地面望远镜高精度测量天然卫星的位置。具体地，我们将在中科院光学天文实验室使用大型望远镜观测密集星场的CCD图像，在与经典定心技术严格比较的基础上，应用ePSF技术研究望远镜视场的光学特性；在我们多年从事天然卫星天体测量以及长期实质性国际合作的基础上，研究ePSF技术在天然卫星位置高精度测量中的应用。将重点开展土星、天王星和海王星卫星的精确定位观测，最大限度地提高它们的位置测量精度。项目的实施不仅对天然卫星的理论研究有着重要的推动作用，也将对我国未来空间计划的长远发展具有基础性和前瞻性的意义。

三年来，本课题组在中国科学院光学开放实验室的两架大口径望远镜(云台1米、2.4米)、威海天文台1米望远镜以及上海天文台江南天池观测站等实施长期观测，累计获得了56个观测夜，50张DVD光盘的大量原始CCD图像资料。观测对象涉及木星、土星、天王星和海王星及其卫星的CCD图像，也包括大量用于定标的疏散星团(M35, M67, M39, NGC1664, NGC2324等) 的CCD图像资料。系统、深入地研究了CCD图像光学系统的几何扭曲、有效点扩散函数等影响高精度定位的基本问题，并开发了一系列相应的图像处理与分析技术，研究工作取得了重要的进展。在国际、国内重要期刊(如MNRAS, AJ, 中国科学, 科学通报等)和国际会议发表了22篇学术论文、培养了15位硕士研究生。参加(或参与组织了)3次国际会议、十多次国内学术会议，深入开展了国际合作与交流。三年里，项目的原定目标已经达到，部分工作还进行了拓展，成果较丰硕。