موضوع مقاله: جدول نجومی توسعه آزمایشگاه پیش‌رانش جت | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # جدول نجومی توسعه آزمایشگاه پیش‌رانش جت | مقدمه: این مدل‌ها شامل نمایش‌های عددی موقعیت‌ها، سرعت‌ها و شتاب‌های اجرام اصلی منظومه شمسی هستند که در فواصل زمانی مساوی جدول‌بندی شده‌اند و یک دوره زمانی مشخص از سال را پوشش می‌دهند. | ## بخش 1: جدول نجومی توسعه آزمایشگاه پیش‌رانش جت | مختصات مستطیلی باریسنتریک خورشید، هشت سیاره اصلی و پلوتو و مختصات ژئوسنتریک ماه جدول‌بندی شده‌اند. اسناد موجود محدود است، اما می‌دانیم که DE69 در سال ۱۹۶۹ به عنوان سومین نسخه از نوارهای تقویم JPL معرفی شد و یک تقویم کوتاه‌مدت با هدف خاص بود. به عنوان مثال، DE102 که در سال ۱۹۷۷ ایجاد شد، شش میلیون گام محاسباتی داشت و اجرای آن نه روز بر روی یک Univac 1100/81 به طول انجامید. در دهه‌های ۱۹۷۰ و اوایل ۱۹۸۰، تلاش‌های زیادی در جامعه اخترشناسی برای به‌روزرسانی سالنامه‌های نجومی از کارهای نظری دهه ۱۸۹۰ به نظریه مدرن و نسبیتی انجام شد. از سال ۱۹۷۵ تا ۱۹۸۲، شش تقویم نجومی در JPL با استفاده از تکنیک‌های مدرن برازش کمترین مربعات خروجی‌های انتگرال‌گیری عددی با داده‌های با دقت بالا تولید شد: DE96 در نوامبر ۱۹۷۵، DE102 در سپتامبر ۱۹۷۷، DE111 در مه ۱۹۸۰، DE118 در سپتامبر ۱۹۸۱، و DE200 در سال ۱۹۸۲. DE102 اولین تقویم نجومی بلندمدت (Long Ephemeris) بود که به صورت عددی انتگرال‌گیری شد و بخش بزرگی از تاریخ را که مشاهدات نجومی مفیدی برای آن در دسترس بود، پوشش می‌داد: از ۱۱۴۱ پیش از میلاد تا ۳۰۰۱ پس از میلاد. DE200، که نسخه‌ای از DE118 بود که به چارچوب مرجع J2000.0 منتقل شده بود، به عنوان تقویم نجومی بنیادی برای سالنامه‌های جدید از سال ۱۹۸۴ به بعد پذیرفته شد. DE402 مختصات ارجاع داده شده به چارچوب بین‌المللی مرجع آسمانی (ICRF) را معرفی کرد. DE440 و DE441 در سال ۲۰۲۱ منتشر شدند که شامل بهبودهایی در مدارهای مشتری، زحل و پلوتون بر اساس مشاهدات جدیدتر فضاپیماها بودند. تقویم‌های نجومی JPL از سال ۱۹۸۴ تا ۲۰۰۲ مبنای تقویم‌های خورشید، ماه و سیارات در سالنامه نجومی بوده‌اند، که از تقویم DE200 متعلق به JPL استفاده می‌کردند. (از سال ۲۰۰۳ تا ۲۰۱۴ این مبنا به DE405 به‌روزرسانی شد و از سال ۲۰۱۵ با شروع استفاده از DE430 مجدداً به‌روزرسانی گردید).به جلدهای سالنامه نجومی که از طریق صفحه کاتالوگ Hathitrust در در دسترس است، مراجعه کنید. ساخت هر تقویم نجومی با انتگرال‌گیری عددی معادلات حرکت، با شروع از مجموعه‌ای از شرایط اولیه، تولید شده است. به دلیل دقت بالای داده‌های رصدی مدرن، روش تحلیلی اغتشاشات عمومی دیگر نمی‌توانست با دقت کافی برای بازتولید مناسب مشاهدات به کار رود. روش اغتشاشات خاص با استفاده از انتگرال‌گیری عددی برای حل مسئله n-جسمی به کار گرفته شد؛ این روش در عمل کل منظومه شمسی را در حافظه رایانه به حرکت درمی‌آورد و تمام قوانین فیزیکی مرتبط را در نظر می‌گیرد. از نسخه DE421 به بعد، اغتشاشات ناشی از ۳۴۳ سیارک، که حدود ۹۰٪ از جرم کمربند اصلی سیارک‌ها را تشکیل می‌دهند، در مدل دینامیکی گنجانده شده است. فیزیک مدل‌شده شامل شتاب‌های گرانشی نیوتنی متقابل و تصحیحات نسبیتی آن‌ها (شکلی اصلاح‌شده از معادلات اینشتین–اینفلد–هافمن)، شتاب‌های ناشی از اعوجاج جزر و مدی زمین، شتاب‌های ناشی از شکل زمین و ماه، و مدلی از رخ‌گردی ماه بود. داده‌های رصدی مورد استفاده در برازش‌ها مجموعه‌ای در حال تکامل بوده است که شامل موارد زیر است: اندازه‌گیری فاصله تا سیارات با سیگنال‌های رادیویی از فضاپیماها،برای خلاصه‌ای خوب از ناوبری رادیویی فضاپیماها به مراجعه کنید. فاصله‌یابی راداری مستقیم سیارات، تعیین موقعیت دوبعدی (روی صفحه آسمان) فضاپیماها با VLBI، مشاهدات تلسکوپی ترانزیت و CCD از سیارات و اجرام کوچک، و فاصله‌سنجی لیزری بازتابنده‌های پس‌بازتاب روی ماه، و غیره. به عنوان یک مقیاس زمان هماهنگ نسبیتی شناخته شد؛ امری که در کارهای دقیق برای در نظر گرفتن اثرات کوچک نسبیتی مانند اتساع زمان و نسبیت همزمانی ضروری است. بازتعریف زمان دینامیکی مرکزوار (TDB) توسط اتحادیه بین‌المللی اخترشناسی (IAU) در سال ۲۰۰۶، آن را اساساً معادل Teph کرد و TDB بازتعریف‌شده به صراحت در نسخه‌های اخیر تقویم‌های نجومی JPL به کار گرفته شده است. توزیع موقعیت و سرعت خورشید، زمین، ماه و سیارات، به همراه جهت‌گیری ماه، به صورت ضرایب چندجمله‌ای چبیشف که در قطعه‌های ۳۲ روزه برازش شده‌اند، ذخیره می‌شوند. این تقویم‌های نجومی اکنون از طریق وب جهان‌گستر و FTPبه شامل تقویم‌های نجومی (فایل‌های داده)، کد منبع (برای دسترسی و پردازش اولیه داده‌ها جهت بازیابی موقعیت و سرعت)، و مستندات مراجعه کنید. به صورت فایل‌های داده حاوی ضرایب چبیشف، به همراه کد منبع برای بازیابی (محاسبه) موقعیت‌ها و سرعت‌ها در دسترس هستند.به مراجعه کنید. فایل‌ها از نظر بازه‌های زمانی که پوشش می‌دهند (از چند صد سال تا چندین هزار سال) و اجرام سماوی که شامل می‌شوند، متفاوت هستند. داده‌ها ممکن است بر اساس مرکز هندسی هر سیاره یا مرکز سنگینی سراسری منظومه سیاره‌ای باشند. استفاده از چندجمله‌ای‌های چبیشف، محاسبات بسیار دقیق و کارآمدی را برای هر لحظه زمانی مشخص امکان‌پذیر می‌سازد. محاسبه با DE405 برای سیارات درونی دقتی در حدود ۰٫۰۰۱ ثانیه قوسی (معادل حدود ۱ کیلومتر در فاصله مریخ) را «بازیابی» می‌کند؛ برای سیارات بیرونی این دقت عموماً حدود ۰٫۱ ثانیه قوسی است. تقویم نجومی DE406 با «دقت کاهش‌یافته» نیز دقتی در درون‌یابی (نسبت به مقادیر کامل تقویم) بهتر از ۲۵ متر برای هر سیاره و بهتر از ۱ متر برای ماه ارائه می‌دهد. توجه داشته باشید که این اعداد دقت، مربوط به مقادیر درون‌یابی‌شده نسبت به مختصات جدول‌بندی‌شده اصلی هستند. | ## بخش 2: جدول نجومی توسعه آزمایشگاه پیش‌رانش جت | دقت و صحت کلی مقادیر درون‌یابی‌شده برای توصیف حرکات واقعی سیارات، تابعی از دقت مختصات جدول‌بندی‌شده تقویم و دقت درون‌یابی خواهد بود. کاربردها JPL از این تقویم‌های نجومی برای ناوبری فضاپیماها در سراسر منظومه شمسی استفاده می‌کند. معمولاً، یک تقویم نجومی جدید با در نظر گرفتن آخرین مشاهدات موجود از سیاره (های) هدف، یا برای برنامه‌ریزی مأموریت(ها) یا برای تماس نهایی فضاپیما با هدف، محاسبه می‌شود. سالنامه نجومی برای سال‌های ۱۹۸۴ تا ۲۰۰۲ بر اساس تقویم DE200 متعلق به JPL بود و از ۲۰۰۳ تا ۲۰۱۴ سالنامه نجومی بر اساس تقویم DE405 قرار داشت.به رصدخانه نیروی دریایی ایالات متحده (پورتال اقیانوس‌نگاری نیروی دریایی)، "تاریخچه سالنامه نجومی" مراجعه کنید؛ همچنین برای جزئیات DE405 به استندیش (۱۹۹۸) نگاه کنید. نرم‌افزارهایی برای استفاده از تقویم‌های JPL جهت تولید تقویم‌های نجومی ظاهری برای هر مکان و زمان در دسترس است؛ این نرم‌افزارها به‌طور گسترده توسط اخترشناسان حرفه‌ای و آماتور برای کاهش داده‌های مشاهدات سیاره‌ای و تولید راهنماهای رصدی بسیار دقیق استفاده می‌شوند.به سامانه SPICE ناسا مراجعه کنید. تقویم‌های این مجموعه تقویم‌های نجومی برای اجرام منظومه شمسی از طریق وب‌سایت JPL و از طریق FTP در دسترس هستند. راه حل سیاره‌ای عمومی جدید DE440 / 441 شامل هفت سال داده‌های آسترومتری زمینی و فضایی اضافی، کالیبراسیون داده‌ها و بهبودهای مدل دینامیکی است که به‌طور قابل توجهی مربوط به مشتری، زحل، پلوتون و کمربند کویپر می‌شود. گنجاندن جرم ۳۰ جرم جدید در کمربند کویپر و جرم حلقه کمربند کویپر، منجر به یک جابجایی متغیر با زمان به اندازه ~۱۰۰ کیلومتر در مرکز سنگینی سراسری DE440 نسبت به DE430 می‌شود. نسخه‌های تکمیلی نیز موجود است که شامل مرکز هندسی سیاره‌ای مریخ و همچنین مرکز سنگینی سراسری آن می‌شود. این تقویم طولانی‌تر از DE440 است و بازه زمانی ۱۳٬۲۰۰- تا ۱۷٬۱۹۱ را پوشش می‌دهد، اما دقت کمتری دارد (به دلیل نادیده گرفتن میرایی هسته-گوشته ماه). نسخه‌های گذشته DE102 در سال ۱۹۸۱ ایجاد شد؛ شامل حرکت ترقصی است اما رخ‌گردی را شامل نمی‌شود. DE403 در سال ۱۹۹۳ ایجاد و در سال ۱۹۹۵ منتشر شد و در مختصات چارچوب مرجع سرویس بین‌المللی چرخش زمین (IERS)، که اساساً همان ICRF است، بیان شده بود. داده‌های گردآوری شده توسط JPL برای استخراج این تقویم، از مشاهدات تلسکوپی با دقت محدود به سمت فاصله‌سنجی راداری سیارات با دقت بالاتر، فاصله‌سنجی رادیویی فضاپیماها، و مشاهدات تداخل‌سنجی با خط پایه بسیار طولانی (VLBI) فضاپیماها، به ویژه برای چهار سیاره درونی، حرکت کرد. مشاهدات تلسکوپی به دلیل فاصله زیاد سیارات بیرونی و در نتیجه عدم امکان بازتاب رادار از آن‌ها و دشواری قرار دادن فضاپیما در نزدیکی‌شان، همچنان برای آن‌ها مهم باقی ماند. اغتشاشات ۳۰۰ سیارک در محاسبات گنجانده شد، در حالی که در DE118/DE200 تنها پنج سیارکی که بیشترین اغتشاشات را ایجاد می‌کردند، لحاظ شده بودند. مقادیر بهتری از جرم سیارات از زمان DE118/DE200 یافت شده بود که اغتشاشات را بیشتر تصحیح می‌کرد. دقت آزمایش فاصله‌سنجی لیزری ماه بهبود یافته بود و موقعیت‌های بهتری از ماه ارائه می‌داد. این نسخه که یک «تقویم بلندمدت» بود، نسخه‌ای فشرده از DE403 بود که بازه زمانی ۳۰۰۰ پیش از میلاد تا ۳۰۰۰ پس از میلاد را پوشش می‌داد. در حالی که هر دو DE403 و DE404 بر روی بازه زمانی یکسانی انتگرال‌گیری شده بودند، دقت درون‌یابی DE404 تا حدودی کاهش یافته بود و حرکت ترقصی زمین و رخ‌گردی ماه در آن گنجانده نشده بودند DE405 در سال ۱۹۹۸ منتشر شد. این نسخه چندین سال داده اضافی از مشاهدات تلسکوپی، راداری، فضاپیما و VLBI (به‌ویژه از فضاپیمای گالیلئو در مشتری) را اضافه کرد. روش مدل‌سازی اغتشاشات سیارک‌ها بهبود یافت، هرچند همان تعداد سیارک مدل‌سازی شدند. این نسخه که یک «تقویم بلندمدت» بود، نسخه فشرده‌شده DE405 بود که بازه ۳۰۰۰ پیش از میلاد تا ۳۰۰۰ پس از میلاد را با محدودیت‌هایی مشابه DE404 پوشش می‌داد. این نسخه بر اساس همان انتگرال‌گیری DE405 بود، اما دقت چندجمله‌ای‌های درون‌یاب برای کاهش حجم فایل در بازه زمانی طولانی‌تر، کاهش یافته بود. DE407به عنوان نمونه، به مراجعه کنید که تنها به‌طور بسیار مختصر به DE407 اشاره می‌کند. DE408به در وب‌سایت مرکز اطلاعات ناوبری و جانبی ناسا و که بیان می‌کند DE408 بازه زمانی ۲۰٬۰۰۰ ساله را پوشش می‌دهد، مراجعه کنید. یک تقویم نجومی منتشر نشده بود که در سال ۲۰۰۵ به عنوان نسخه‌ای طولانی‌تر از DE406 ایجاد شد و بازه ۲۰٬۰۰۰ ساله را پوشش می‌داد. DE409 در سال ۲۰۰۳ برای رسیدن فضاپیماهای مریخ‌نورد اکتشاف به مریخ و رسیدن فضاپیمای کاسینی به زحل منتشر شد. داده‌های فاصله‌سنجی فضاپیما و VLBI بیشتری (از فضاپیماهای نقشه‌بردار سراسر مریخ، مارس پت‌فایندر و مارس اودیسی) و داده‌های تلسکوپی در فرایند برازش گنجانده شد. مدارهای فضاپیماهای پایونیر و وویجر برای ارائه نقاط داده برای زحل مجدداً پردازش شدند. | ## بخش 3: جدول نجومی توسعه آزمایشگاه پیش‌رانش جت | این اقدامات منجر به بهبودهایی نسبت به DE405، به ویژه در موقعیت‌های پیش‌بینی‌شده مریخ و زحل شد. این نسخه شامل بهبودهایی نسبت به DE409 در جرم‌های زهره، مریخ، مشتری، زحل و منظومه زمین-ماه بر اساس تحقیقات اخیر بود؛ هرچند این جرم‌ها هنوز توسط IAU پذیرفته نشده بودند. به‌طور گسترده در جامعه اخترشناسی مورد استناد قرار گرفت، اما توسط JPL به صورت عمومی منتشر نشد. به‌طور گسترده در جامعه اخترشناسی مورد استناد قرار گرفت، اما توسط JPL به صورت عمومی منتشر نشد. DE413 در سال ۲۰۰۴ با تقویم نجومی به‌روزرسانی‌شده پلوتون برای پشتیبانی از اختفای یک ستاره توسط قمر آن شارون در ۱۱ ژوئیه ۲۰۰۵ منتشر شد. DE413 با مشاهدات تلسکوپی جدید CCD از پلوتون برازش شد تا موقعیت‌های بهتری از این سیاره و قمرش ارائه دهد. نرم‌افزار انتگرال‌گیری عددی برای استفاده از دقت چهار برابر برای بخش نیوتنی معادلات حرکت به‌روزرسانی شد. داده‌های فاصله‌سنجی به فضاپیماهای نقشه‌بردار سراسر مریخ و مارس اودیسی تا سال ۲۰۰۵ تمدید شد و مشاهدات CCD بیشتری از پنج سیاره بیرونی در فرایند برازش گنجانده شد. برخی داده‌ها به‌طور تصادفی از فرایند برازش جا ماندند، از جمله داده‌های فضاپیمای ماژلان برای زهره در سال‌های ۱۹۹۲–۹۴ و داده‌های گالیلئو برای مشتری در سال‌های ۱۹۹۶–۹۷. مشاهدات جدید از پلوتون، که از دقت آسترومتریک جدید کاتالوگ ستاره‌ای هیپارکوس بهره می‌بردند، در فرایند برازش گنجانده شدند. داده‌های فاصله‌سنجی لیزری ماه برای اولین بار از زمان DE403 اضافه شد که به‌طور قابل توجهی مدار ماه و رخ‌گردی آن را بهبود بخشید. داده‌های موقعیت تخمینی از فضاپیمای کاسینی در برازش گنجانده شد که مدار زحل را بهبود بخشید، اما تحلیل دقیق داده‌ها به زمان دیگری موکول شد. DE418 سال‌های ۱۸۹۹ تا ۲۰۵۱ را پوشش می‌داد و JPL توصیه کرد که به دلیل ناهماهنگی‌های جزئی باقی‌مانده در جرم سیارات به دلیل محدودیت‌های زمانی، از آن خارج از این بازه زمانی استفاده نشود. این نسخه شامل اندازه‌گیری‌های فاصله‌سنجی و VLBI اضافی از فضاپیماهای مریخ، فاصله‌سنجی و VLBI جدید از فضاپیمای ونوس اکسپرس، آخرین تخمین‌ها از جرم سیارات، داده‌های اضافی فاصله‌سنجی لیزری ماه و دو ماه دیگر از اندازه‌گیری‌های CCD پلوتون بود. هنگامی که در سال ۲۰۰۸ برای اولین بار منتشر شد، تقویم DE421 بازه زمانی ۱۹۰۰ تا ۲۰۵۰ را پوشش می‌داد. این نسخه که یک «تقویم بلندمدت» بود، با هدف جایگزینی DE406 و پوشش بازه ۳۰۰۰ پیش از میلاد تا ۳۰۰۰ پس از میلاد طراحی شد. تخمین‌های موقعیت فضاپیمای مسنجر و داده‌های فاصله‌سنجی و VLBI اضافی از فضاپیمای ونوس اکسپرس در این نسخه برازش شدند. این نسخه بازه زمانی ۱ ژانویه ۱۵۵۰ تا ۲۲ ژانویه ۲۶۵۰ را با دقیق‌ترین تقویم نجومی ماه پوشش می‌دهد. با شروع از این نسخه، تنها مرکز سنگینی سراسری مریخ گنجانده شد، زیرا جرم‌های کوچک قمرهای آن، فوبوس و دیموس، انحراف بسیار کوچکی از مرکز سیاره ایجاد می‌کنند. فایل کامل تقویم نجومی ۱۲۸ مگابایت است، اما نسخه‌های جایگزین مختلفی توسط JPL در دسترس قرار گرفته است. DE431در سال ۲۰۱۳ ایجاد شد و برای تحلیل مشاهدات تاریخی قدیمی‌تر از خورشید، ماه و سیارات در نظر گرفته شده است. این نسخه بازه زمانی طولانی‌تری نسبت به DE430 (۱۳۲۰۱ پیش از میلاد تا ۱۷۱۹۱ پس از میلاد) را پوشش می‌دهد و در بازه زمانی مشترک با DE430، با آن در حد ۱ متر مطابقت دارد. دقت موقعیت ماه بین سال‌های ۱۹۱۳ تا ۲۱۱۳ در حدود ۲۰ متر است و این خطا به صورت درجه دوم در خارج از این بازه افزایش می‌یابد. DE432 یک به‌روزرسانی جزئی برای DE430 است و عمدتاً برای کمک به پروژه افق‌های نو در هدف‌گیری پلوتون در نظر گرفته شده است. DE436 در سال ۲۰۱۶ و بر اساس DE430 ایجاد شد، با داده‌های مداری بهبود یافته برای مشتری، به ویژه برای مأموریت جونو. DE438 در سال ۲۰۱۸ و بر اساس DE430 ایجاد شد، با داده‌های مداری بهبود یافته برای عطارد (برای مأموریت مسنجر ، مریخ (برای مارس اودیسی و مدارگرد شناسایی مریخ) و مشتری (برای جونو). یادداشت‌های داخلی آزمایشگاه پیش‌رانش جت که ویژگی‌های تقویم‌های نجومی را توصیف می‌کنند. | ## جمع‌بندی | رصدخانه نیروی دریایی ایالات متحده (پورتال اقیانوس‌نگاری نیروی دریایی)، "تاریخچه سالنامه نجومی".