Методика калибровки наведения и средства автоматизации измерений для атмосферных черенковских телескопов TAIGA-IACT тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Журов Дмитрий Павлович

• Журов Дмитрий Павлович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Журов Дмитрий Павлович

Введение

1 Эксперимент TAIGA

1.1 Цели и задачи эксперимента

1.2 Основные принципы регистрации

1.2.1 Широкие атмосферные ливни и черенковское излучение

1.2.2 Черенковские детекторы широких атмосферных ливней

1.2.3 Гибридный подход эксперимента TAIGA

1.3 Массив широкоугольных черенковских детекторов TAIGA-HiSCORE

1.4 Установка TAIGA-Muon

1.5 Атмосферные черенковские телескопы TAIGA-IACT

1.6 Система сбора данных и временной синхронизации TAIGA

1.7 Первые результаты

1.8 Выводы

2 Атмосферные черенковские телескопы IACT

2.1 Оптическая система телескопов IACT

2.2 Регистрирующая камера и система сбора данных

2.3 Методы наблюдения источников

2.3.1 Гуляющий режим наблюдений

2.4 Анализ экспериментальных данных

2.5 Слежение и калибровка наведения

2.6 Атмосферные черенковские телескопы TAIGA-IACT

2.6.1 Камера телескопа

2.6.2 Система приводов

2.6.3 CCD камера

2.6.4 Контроллер питания и вспомогательных систем

2.6.5 Необходимая точность наведения телескопов TAIGA-IACT

2.7 Выводы

3 Математическое обеспечение для наведения атмосферных черенковских телескопов

3.1 Математическая модель камеры телескопа

3.1.1 Преобразование из горизонтальной системы координат на фокальную плоскость и обратно

3.1.2 Параметры модели камеры телескопа и коррекция дисторсии

3.2 Моделирование наведения

3.2.1 Метод коррекций

3.2.2 Строгая запись модели наведения

3.2.3 Расчет обратного преобразования модели наведения

3.2.4 Расчета угла поворота фокальной плоскости

3.2.4.1 Исследование зависимости угла поворота

фокальной плоскости от параметров модели

3.2.5 Проведение измерений

3.2.5.1 Алгоритм выбора источников

3.3 Определение параметров модели наведения

3.4 Тестирование методики на модельных данных

3.5 Выводы

4 Обработка снимков CCD камеры

4.1 Извлечение объектов и их параметров из снимков CCD камеры

4.1.1 Оценка положения светодиодов и камеры на снимке CCD

4.1.2 Извлечение положения звезд и построение привязки к международной системе звездных координат

4.1.3 Анализ пятен на калибровочном экране

4.1.3.1 EM-алгоритм для сегментация изображений

4.1.3.2 Оценка параметров объектов

4.1.3.3 Классификация

4.2 Преобразование координат

4.2.1 Преобразование из положения на калибровочном экране к звездному участку снимка CCD

4.2.2 Преобразование из координат фокальной плоскости к положению на калибровочном экране

4.2.3 Определение направления телескопа

4.3 Выводы

5 Программное обеспечение для управления телескопом

5.1 Система управления EPICS

5.1.1 Контроллеры ввода-вывода (IOC)

5.1.2 Портативный CA сервер (PCAS)

5.2 Программное обеспечение для управления TAIGA-IACT

5.2.1 Драйвер управления контроллером приводов телескопа

5.2.2 Драйвера для работы с CCD камерой и плагины онлайн обработки снимков

5.2.3 Программа автоматизации измерительного процесса

5.2.4 Модули веб приложения для планирования задачи и наблюдения гамма всплесков

5.2.4.1 Планировщик наблюдений

5.2.4.2 GCN монитор

5.2.5 Программа конфигурации и автоматической работы по заданному плану наблюдений

5.2.6 Оценка времени перенаведения телескопов TAIGA-IACT

5.2.7 Наведения телескопов TAIGA-IACT на гамма-всплески

5.3 Выводы

6 Калибровочные измерения, анализ экспериментальных данных и полученные результаты

6.1 Проведение калибровочных измерений CCD камеры

6.1.1 Определение опорных положений светодиодов и камеры телескопа на снимках CCD

6.1.2 Преобразование с калибровочного экрана на звездное небо

6.2 Измерения для определения параметров модели наведения

6.2.1 Определение угла поворота камеры в положении парковки

6.2.2 Измерение параметров модели наведения

6.2.3 Определение параметров преобразования с калибровочного экрана на звездное небо по данным калибровки модели наведения

6.3 Анализ экспериментальных данных и мониторинг точности

наведения телескопа

6.3.1 Программы оффлайн анализа данных наведения телескопа

6.3.2 Сравнение рассчитанного угла поворота фокальной плоскости с измеренным по CCD камере

6.3.3 Сравнение оцененных направлений телескопа по CCD и модели наведения

6.3.4 Мониторинг наведения с помощью токов на ФЭУ

6.3.5 Мониторинг наведения телескопа в течении сезона наблюдений по калибровочным данным

6.3.6 Наблюдение спутника CALIPSO с лидаром на борту и проверка моделей наведения телескопа

6.4 Выводы

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Список рисунков

Список таблиц

Приложение А Параметры моделей наведения телескопов

TAIGA-IACT и результаты калибровки

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика калибровки наведения и средства автоматизации измерений для атмосферных черенковских телескопов TAIGA-IACT»

Введение

В последние годы гамма-астрономия стала динамично развивающейся областью физики, открыто и изучено более 200 источников гамма-излучения энергии выше 1 ТэВ. Несмотря на это, источников с энергией выше 100 ТэВ обнаружены единицы, так как обнаружение и изучение источников таких высоких энергий требуют специальных наземных установок, покрывающих огромные эффективные площади. Для решения ряда фундаментальных задач в области физики космических лучей и гамма астрономии в Тункинском астрофизическом центре коллективного пользования, республика Бурятия, идет строительство гамма-обсерватории TAIGA-1, которая включает комплексную систему детекторов с эффективной площадью боле 1 км2. Основной отличительной особенностью обсерватории TAIGA является применение нового гибридного подхода к детектированию широких атмосферных ливней (ШАЛ): регистрация с помощью различных типов детекторов, что позволяет существенно снизить стоимость строительства обсерватории, покрывающей огромные площади. В состав гибридной установки входят оптические детекторы TAIGA-HiSCORE, позволяющие определять направление и параметры ливня, электронные и мюонные счетчики установки TAIGA-Muon и атмосферные черенковские телескопы TAIGA-IACT (IACT - Imaging Atmospheric Cherenkov Telescope), которые отслеживают источники гамма-излучения и позволяют проводить гамма-адронное разделение -отделение ливней, образованных от высокоэнергичных гамма-квантов, от ШАЛ, образованных протонами и более тяжелыми ядрами. Необходимость проведения надежного гамма-адронного разделения связана с высоким фоновым излучением - большим потоком космических лучей.

Телескопы TAIGA-IACT являются единственными атмосферными че-ренковскими телескопами, работающими в России. В 2022 году TAIGA-1 уже включает в себя 3 работающих телескопа TAIGA-IACT, количество которых в обсерватории в ближайшем будущем увеличится до 5. В планах дальнейшего развития проекта стоит задача создания экспериментального комплекса TAIGA-10, покрывающего 10 км2 и включающего в себя до 16 телескопов IACT.

Целью данной работы является разработка моделей, методов и комплекса программ для обеспечения точного наведения, управления и автоматизации ра-

боты атмосферных черенковских телескопов TAIGA-IACT, а также обеспечение их автоматического наведения на гамма-всплески.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Разработка методики, математического и программного обеспечения для калибровки и анализа данных наведения атмосферных черенковских телескопов TAIGA-IACT.

2. Разработка методики наблюдения источников гамма-излучения и наведения на гамма-всплески для телескопов TAIGA-IACT.

3. Разработка средств автоматизации измерений и автоматического быстрого наведения атмосферных черенковских телескопов установки TAIGA-IACT на источники гамма-всплесков по сигналам, получаемым от General Coordinate Network (GCN)1.

4. Проведение калибровочных измерений, анализ полученных данных и обеспечение точности наведения телескопов TAIGA-IACT не хуже 2'.

Научная новизна:

1. Впервые разработана и применена новая эффективная методика калибровки наведения для атмосферных черенковских телескопов установки TAIGA-IACT, которая включает современные методы математической обработки и позволяет получать надежные оценки параметров модели наведения. Точность полученных моделей в 3 раза выше по сравнению с существующими методиками, а в ряде случаев методика позволяет сократить время калибровок в 1.5 раза.

2. Впервые разработана и внедрена система автоматизации измерений и автоматического наведения телескопов установки TAIGA-IACT на гамма-всплески по сигналам, полученным от General Coordinate Network (GCN), что позволяет обеспечить работу в режиме многоканальной астрономии для установки TAIGA.

3. С использованием результатов данной работы с помощью установки TAIGA-IACT проведены измерения и получены сигналы от источников гамма-излучения на достоверном уровне значимости: 12 а от Крабовид-ной туманности и 5 а от блазара Мрк421.

Практическая значимость заключается в обеспечении работы массива телескопов TAIGA-IACT в составе экспериментального комплекса TAIGA, что

1General Coordinates Network: https://gcn.nasa.gov

позволяет проводить исследования источников гамма-излучения в области сверхвысоких энергий, в том числе в режиме многоканальной астрономии, что в настоящие дни представляет большой научный интерес. Результаты работы могут быть применены для других телескопов с альт-азимутальной монтировкой.

Методология и методы исследования. В работе использовались методы компьютерного зрения, математического моделирования, теория оптимизации, теория систем управления, теория конечных автоматов, методы машинного обучения, теория вероятности и математической статистики. Для реализации разработанных моделей и методов, а также обработки экспериментальных данных, использовался язык python и библиотеки для научных вычислений.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанная модель наведения атмосферных черенковских телескопов установки TAIGA-IACT и предложенная новая эффективная методика ее калибровки, включающая современные методы математической обработки и обеспечивающая надежные оценки параметров модели наведения с необходимой точностью.

2. Средства автоматизации измерений и автоматического быстрого наведения атмосферных черенковских телескопов установки TAIGA-IACT на источники гамма-всплесков по сигналам, получаемым от General Coordinate Network (GCN).

3. Результаты проведения калибровочных измерений по наведению атмосферных черенковских телескопов установки TAIGA-IACT и анализа полученных экспериментальных данных с использованием разработанных методик и программного обеспечения.

Достоверность полученных результатов подтверждается результатами математического моделирования и вычислительных экспериментов, а также согласованностью расчетов с натурными экспериментами, проведенными с использованием различных методик. Результаты находятся в соответствии с результатами, полученными другими авторами.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на: 35-ой международной конференции по космическим лучам (ICRC2017), 2017, г. Пусан, Южная Корея; 26-ом расширенном Европейском симпозиуме по космическим лучам (E+CRS2018), 2018, г. Барнаул; 37-ой международной конференции по космическим лучам (ICRC2021), 2021, г. Берлин, Германия; IV Всероссийской научно-практической конференции «Южно-Уральская молодеж-

ная школа по математическому моделированию», 2021, г. Челябинск; Весенняя научная конференция "Немецкого физического сообщества (DPG)", март 2019, г. Аахен, Германия; внутриинститутский научный семинар в немецком исследовательском центре DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron), 2019, г. Цойтен, Германия; семинаре стипендиатов программ Немецкой службы академических обменов DAAD и Министерства науки и высшего образования Российской Федерации «Михаил Ломоносов» и «Иммануил Кант», 2019, г. Москва; ряде научных семинаров в ИРНИТУ (г. Иркутск), НИИПФ ИГУ (г. Иркутск), ИСЭМ СО РАН (г. Иркутск), ИДСТУ СО РАН (г. Иркутск), МГУ имени М.В.Ломоносова (г. Москва), ОИЯИ (г. Дубна).

Личный вклад. Автор лично разрабатывал аппаратное и программное обеспечение для телескопов TAIGA-IACT и играл ключевую роль в выборе, разработке, установке и настройке оборудования и оптики телескопа, проведении калибровочных измерений, анализе и интерпретации экспериментальных данных, в том числе с применением методов машинного обучения. По теме диссертации непосредственно автору принадлежит следующее:

- разработанное математическое и программное обеспечения для наведения телескопов TAIGA-IACT;

- разработанный контроллер и микропрограмма для управления приводами телескопа TAIGA-IACT, обеспечивающие необходимый функционал для наведения;

- разработанное программное обеспечение системы управления телескопами (за исключением систем контроля температуры и программы сбора данных камеры), программы автоматизации измерений и калибровок, а также автоматического наведения на гамма-всплески;

- разработанные методики, результаты анализа полученных калибровочных измерений и их интерпретация.

Все исследования, результаты которых изложены в диссертационной работе, проведены лично автором в процессе научной деятельности. Из результатов совместных публикаций в диссертационную работу включен лишь тот материал, который непосредственно принадлежит автору.

Публикации. Основные результаты по теме диссертации изложены в 12 печатных изданиях, 2 из которых изданы в журналах, рекомендованных ВАК, 7 —в периодических научных журналах, индексируемых Web of Science и Scopus, 4 —в тезисах докладов. Зарегистрированы 4 программы для ЭВМ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и 1 приложения. Полный объём диссертации составляет 138 страниц, включая 39 рисунков и 2 таблицы. Список литературы содержит 152 наименования.

В первой главе приведен обзор эксперимента TAIGA, приведены его цели и задачи, описан гибридный подход к регистрации, приведено описание методов и приборов, используемых в эксперименте. Во второй главе описаны принципы работы атмосферных черенковских телескопов IACT, их устройство и режимы проведения измерений. Представлены подходы и методы для калибровки наведения телескопов IACT. Представлено описание оборудования телескопов TAIGA-IACT. В третьей главе представлено описание математической модели камеры и модели наведения, представлены необходимые для расчетов выражения, численные алгоритмы решения задач. Описана предложенная методика определения параметров модели наведения. Представлены результаты проведения компьютерного моделирования. В четвертой главе представлено описание моделей и алгоритмов для анализа изображений CCD камеры, извлечения параметров объектов, оценки направления телескопа по снимкам, представлен алгоритм оценки положения изображения ярких звезд на калибровочном экране при наличии бликов, который основан на использовании EM-алгоритма и алгоритма случайного леса. В пятой главе представлено описание программного обеспечения управления оборудованием телескопа, автоматизации измерений и наведения на гамма-всплески. В шестой главе представлен результат анализа данных натурных экспериментов, включая результаты проведенных калибровочных измерений для оценки необходимых параметров для CCD камеры и модели наведения, сравнение полученных оценок с помощью CCD камеры и модели наведения, оценка точности наведения по специальным данным с вычитыванием анодных токов на ФЭУ камеры телескопа при наведении на яркие звезды и анализ данных наблюдения спутника CALIPSO с установленным на борту лидаром, который также показывает согласованность моделей и экспериментальных данных.

1 Эксперимент TAIGA

В последние десятилетия для гамма астрономии высоких энергий использовались и продолжают использоваться в основном атмосферные черенковские телескопы IACT (Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes), такие как в экспериментах HEGRA [1], VERITAS [2], H.E.S.S. [3; 4], MAGIC [5] и FACT [6]. Чувствительность этих установок оптимизирована для диапазона энергий 0.1 — 20 ТэВ, что определялось физическими целями экспериментов [7]. Частично верхнее ограничение по энергиям связано с тем, что в этих экспериментах телескопы разнесены на расстояние около 100 м, что требуется для обеспечения необходимых условий для стереоскопического режима работы (обнаружение каждого ШАЛ несколькими телескопами IACT). Это позволяет надежно восстанавливать параметры ШАЛ (энергию, положение и направление оси ливня) и определять тип первичной частицы, используя изображения ливней [8]. Однако существует множество важных физических проблем для гамма-астрономии очень высоких энергий, для решения которых разворачиваются так называемые гамма-детекторы 4-го поколения. Это такие инструменты, как CTA [9] и LHAASO [10]. Они будут иметь значительно более высокую чувствительность, чем существующие телескопы, вплоть до 100 ТэВ [7]. Чтобы развернуть детектор с достаточной чувствительностью к высоким энергиям необходимо покрыть значительную площадь, например, в проекте CTA планируется размещение 70 телескопов малого размера (SST) на площади 7 км2 [9; 11].

TAIGA предлагает новый гибридный подход для регистрации гамма излучения очень высоких энергий с использованием широкоугольных черенковских детекторов TAIGA-HiSCORE [12; 13], телескопов TAIGA-IACT, а также электронных и мюонных счетчиков TAIGA-Muon [14; 15]. Комплекс разрабатывается для изучения потоков гамма-излучения и заряженных космических лучей в диапазоне энергий 1013 — 1018 эВ [11].

На первом этапе развертывания гибридного детектора - пилотный комплекс TAIGA-1 - планировалось покрыть площадь в 1 км2. Детектор располагается в тункинском астрофизическом центре коллективного пользования (ТАЦКП) в Тун-кинской долине1 (51°48/35// с.ш., 103°4/2// в.д., 675 м над уровнем моря), примерно

1В ТАЦКП в Тункинской долине с 2009 года работает черенковский детектор ШАЛ Tunka-133 [16; 17], c 2015 года полностью развернута сцинтилляционная установка Tunka-GRANDE [18], в 2019 году установлен

в 50 км от озера Байкал. Весной 2022 года пилотный комплекс TAIGA-1 уже включает в себя 120 из 120 станций установки TAIGA-HiSCORE, 3 из 5 телескопов TAIGA-IACT, а также 3 станции TAIGA-Muon [14; 15]. На рисунке 1.1 представлена схема расположения детекторов установки пилотного комплекса TAIGA. Эффективная площадь системы телескопов TAIGA для регистрации событий от гамма-квантов с энергией выше 100 ТэВ уже достигает 0,9 км2, что в 3 раза больше эффективной площади установки LHAASO. На последующем этапе (установка TAIGA-10) планируется развернуть массив широкоугольных черенковских детекторов TAIGA-HiSCORE, расположенных на площади 10 км2, и установить до 16 атмосферных черенковских телескопов TAIGA-IACT, расположенных на той же площади [11].

Рисунок 1.1 — Схема расположения детекторов эксперимента TAIGA (рисунок из [24])

прототип широкоугольного детектора TAIGA-SIT [19], с 2012 до 2019 работала установка Tunka-ReX [20; 21], проводился эксперимент Tunka-21cm [22]. Также на территории установлен оптический робот-телескоп MASTER [23].

1.1 Цели и задачи эксперимента

Ближайшими целями экспериментального комплекса TAIGA являются: доказательство эффективности гибридного подхода для построения детекторов большой площади для регистрации гамма-излучения высоких энергий и измерение потока этого излучения от известных источников. В дальнейшем по данным, полученным с помощью экспериментального комплекса TAIGA, возможно решать много важных физических проблем для гамма-астрономии очень высоких энергий, в том числе:

- изучение источников галактических космических лучей с энергией около 1 ПэВ в области классического колена;

- определение энергетического спектра космических лучей, их массового состава и анизотропии, определение предела ускорения заряженных частиц в источниках различного типа;

- анализ спектра гамма-излучения с энергиями выше 20 ТэВ для установления верхнего предела плотности внегалактического фонового излучения;

- поиски аксионно-фотонной конверсии, т.е. фотонных переходов в аксион-подобные частицы, для которых вселенная может быть более прозрачной;

- обнаружение диффузных гамма-лучей сверхвысоких энергий для поиска нарушений лоренц-инвариантности и темной материи. [8; 11]

Также очень важным направлением является подготовка и включение экспериментального комплекса TAIGA в систему многоканальной астрономии (англ. Multi Messager Astronomy или MMA) для изучения быстро проходящих процессов, в частности регистрация гамма-всплесков (англ. Gamma-ray burst или GRB) в области высоких энергий и поиск гамма-квантов, связанных с нейтрино. Первое детектирования гамма-всплеска высоких энергий GRB 190114C с помощью наземных гамма телескопов было проведено в эксперименте MAGIC в 2019 году [25], в котором начиная примерно через 60 с после вспышки было измерено в диапазоне энергий 0,2 — 1 ТэВ и выше, что дало первые убедительные доказательства обратному комптоновскому излучению послесвечения [26]. Позже сообщалось об обнаружении гамма-излучения с энергиями выше 0,1 ТэВ с помощью телескопов H.E.S.S. для GRB 180720B примерно через 10 часов после вспышки [27]. Одним из ключевых последних достижений в данной области является регистрация и измерение потока гамма-квантов с энергиями от 0,2 до 7

ТэВ от GRB 221009A экспериментом LHAASO [28], что сделано впервые для таких высоких энергий. Таким образом, важной задачей является работа установок экспериментального комплекса TAIGA в режиме многоканальной астрономии, в частности автоматическое быстрое наведение телескопов TAIGA-IACT на гамма-всплески, что является одной из задач данной диссертационной работы.

Также стоит отметить, что на территории экспериментального комплекса TAIGA установлен один из телескопов глобальной сети эксперимента MASTERNet [23], задачи которого включают поиск оптических двойников от гамма-всплесков, нейтринных событий, гравитационных вол [29]. Таким образом, в случае обнаружения оптического двойника телескопами MASTER-Net, установка TAIGA-IACT может оперативно получить уточненные координаты источника гамма-всплеска и точно навести телескопы, даже в случае больших ошибок локализации от широкоугольных приборов космических аппаратов.

1.2 Основные принципы регистрации 1.2.1 Широкие атмосферные ливни и черенковское излучение

Взаимодействие частиц высоких энергий с молекулами воздуха в верхних слоях атмосферы рождают каскады вторичных частиц, которые называют широкими атмосферными ливнями (ШАЛ). В качестве первичных частиц могут выступать как заряженные частицы и ядра атомов (космические лучи), так и фотоны гамма-излучения. Тип первичной частицы (т.е. первое столкновение) определяет дальнейший сценарий развития ливня, состав которого делят на три компоненты: электронно-фотонная, состоящая из электронов, позитронов и фотонов; адронная, которая содержит в основном нейтральные и заряженные пионы; и мюонная, состоящая из продуктов распада адронного каскада. Электромагнитный ливень (т.е. образованный от электрона, позитрона или фотона), будет состоять в основном из электронно-фотонной компоненты. Он обычно концентрируется вблизи оси ливня. В адронном ливне (образованном ядром), также доминирует электронно-фотонная компонента, однако в адронном ливне содержится в значительной мере больше адронной и мюонной компоненты, чем в электромагнитном

ливне, при этом общее количество частиц увеличивается с атомным номером. В отличии от электромагнитного, адронный ливень распадается на вторичные каскады с большим поперечным импульсом. Эти различия можно использовать для разделения ливней, образованных гамма-квантами, и адронных [30; 31].

Core distance [ m

Рисунок 1.2 — Разница в развитии широких атмосферных ливней для разных первичных частиц (рисунок взят из [30])

При движении заряженных частиц через диэлектрическую среду молекулы среды на короткое время поляризуются этими движущимися заряженными частицами, и среда генерирует электромагнитное излучение. Если заряженная частица движется со скоростью большей скорости света в этой среде, то создается конструктивная интерференция, приводящая к коническому волновому фронту. Данный эффект называется эффектом Вавилова-Черенкова, а излучение черенков-ским. Так как большинство вторичных частиц в ливне движутся быстрее скорости света в среде, образуется фронт черенковского излучения ШАЛ, который может быть зарегистрирован наземными детекторами.

1.2.2 Черенковские детекторы широких атмосферных ливней

Для регистрации ШАЛ по черенковскому излучению в экспериментах используют атмосферные черенковские телескопы 1АСТ (подробно описанные в

главе 2) или массивы широкоугольных черенковских детекторов не формирующих изображения. Во втором подходе каждый детектор оснащен одним или несколькими ФЭУ большой площади, а в некоторых случаях и концентратором света для увеличения светочувствительной площади. Электроника регистрирующих станций таких установок имеют высокую точность синхронизации времени до нескольких наносекунд. При попадании фотонов черенковского излучения в детекторе регистрируется время и форма импульса, которые используются для реконструкции события (восстановления оси ливня, направления прихода, энергии и т.д.). Широкоугольные черенковские детекторы были разработаны и использовались в основном для изучения заряженных космических лучей (например установка Tunka-133 [17]), так как по сравнению с IACT имеют широкое поле зрения, более низкую стоимость, которая позволяет покрыть значительные площади для анализа потоков излучения высоких энергий. Однако детекторы имеют малую площадь светосбора, и соответственно более высокий энергетический порог, а также сложности при гамма-адронном разделении.

Атмосферные черенковские телескопы IACT регистрируют изображения черенковского излучения от ШАЛ, по которым также можно определить направление прихода, энергию, максимум ливня. Одно из важных преимуществ техники состоит в том, что она позволяет по форме изображения эффективно выделять гамма-подобные события, что сильно снижает фон космических лучей и улучшает соотношение сигнал-шум при изучении источников гамма-излучения. Для более точных оценок параметров ливня и направления прихода частицы телескопы IACT работают в стерео режиме, когда два или более телескопа, расположенных на расстоянии около сотни метров друг от друга, наблюдают один и тот же ливень под разными углами. В таком режиме работают большинство современных экспериментов. Однако сами телескопы являются очень дорогостоящим оборудованием и создание установок большой площади для гамма-астрономии высоких и сверх высоких энергий требует больших финансовых вложений.

1.2.3 Гибридный подход эксперимента TAIGA

В эксперименте TAIGA предлагается новый гибридный подход, который состоит в объединении HEGRA-подобных телескопов TAIGA-IACT, сцинтил-

ляционных счетчиков установки TAIGA-Muon и широкоугольных детекторов установки TAIGA-HiSCORE. TAIGA-HiSCORE позволяет с хорошей точностью определять основные параметры ШАЛ (положение оси, направление прихода, энергия и максимум ливня), а менее плотная решетка телескопов IACT позволяет проводить эффективное выделение ШАЛ, образованных от гамма-квантов, на фоне потока заряженных частиц космических лучей. Дополнительная подземная сеть мюонных детекторов TAIGA-Muon позволит проводить гамма-адронное разделения выше 100 ТэВ. Гибридный подход позволяет расширить возможности традиционных телескопов IACT в сторону более высоких энергий, при этом стоимость аппаратуры, из-за меньшего количества дорогостоящих IACT, будет значительно ниже [7; 11]. Иллюстрация концепции гибридного подхода черен-ковских установок представлена на рисунке 1.3.

1.3 Массив широкоугольных черенковских детекторов TAIGA-HiSCORE

Детектирующие станции установки TAIGA-HiSCORE измеряют количество света и разницу моментов времени прихода светового фронта черенковского излучения от ШАЛ. Детектор станции оборудован четырьмя ФЭУ, установленными в фокусе светособирающих конусов Уинстона, общая площадь светосбора составляет 0,5 м2. Поле зрения станции составляет 0,6 ср. Оптическая станция может быть наклонена в направлении север-юг, например, для увеличения времени исследования потоков гамма-квантов от источника в Крабовидной туманности станции наклоняются в южное направление на 25° [24]. В ящике детектора станции находятся электроника управления, высоковольтные блоки, делители и усилители. Для расширения динамического диапазона детектора сигналы счи-тываются как с анода, так и с одного из динодов ФЭУ. Входные окна конусов закрыты оргстеклом, которое подогревается для избежания образования инея. Схема детектора станции представлена на рисунке 1.4а.

Рядом с детектором располагается утепленный ящик с электроникой системы сбора данных и система обогрева. Быстрое считывание и оцифровка сигнала с частотой 2 ГГц обеспечивается 8-канальной платой на базе микросхемы Digital Ring Sampler DRS 4 и ПЛИС Xilinx Spartan-6 [24]. Сигналы от всех четырех ФЭУ станции суммируются аналоговым сумматором. Для обеспечения временной син-

TAIGA-IACT camera image

Primary particle TAIGA-HiSCORE stations signal

Image analysis: particle identification, BG rejection

Secondary particles shower

Cherenkov emission cone

rise time

peak lime

10 : 20 30 40 edge lime ^^

Ф ф

\ф ф

W ф

1ti*. Ф

¿до ф

w ф

© е

ф

Ф Ф

amplitude/time front fit: core, direction, energy, Xmax

TAIGA-IACTs

Spacing: 600-1000m

«5 ф

е ф е

ф

е е

ф

Ф е

ф

е <©

ф

е

f

Ф

m

ф

TAIGA-HiSCORE stations Spacing: 100-200m

Черенковское излучение от ШАЛ фокусируется на камеру IACT (сверху слева), а в станциях HiSCORE регистрируется импульс (сверху справа). Анализ импульсов в станциях позволяет восстановить ось и направление прихода, энергию, а изображения - идентифицировать природу первичной частицы и уменьшить фон

космических лучей.

Рисунок 1.3 — Концепция гибридного черенковского детектора TAIGA, включающая атмосферные черенковские телескопы TAIGA-IACT и массив широкоугольных черенковских детекторов TAIGA-HiSCORE (рисунок из диссертации Андреа

Порелли [31, с. 30])

хронизации станций с точностью до нс используется две дублирующие системы: распространение тактовой частоты 100 МГц по отдельным оптическим волокнам от центров кластеров установки и новую технологию White Rabbit на основе Ethernet [33; 34].

Пилотный комплекс TAIGA-HiSCORE включает 120 широкоугольных оптических станций, сгруппированных в 4 кластера примерно по 30 детекторов в каждом. Станции располагаются на расстоянии 75 м. Восстановление параметров ливней выполняется с использованием алгоритмов, разработанных для установки Тунка-133 [17]. Угловое разрешение составляет 0,4° - 0,5° для событий с 4 — 5 сра-

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Журов Дмитрий Павлович, 2024 год

Список литературы

1. First results on the performance of the HEGRA IACT array [Text] / A. Daum [et al.] // Astroparticle Physics. — 1997. — Vol. 8, no. 1. — P. 1—11. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927650597000315.

2. The first VERITAS telescope [Text] / J. Holder [et al.] // Astroparticle Physics. — 2006. — Vol. 25, no. 6. — P. 391—401. — URL: https://www.sciencedirect. com/science/article/pii/S092765050600051X.

3. Hinton, J. The status of the HESS project [Text] / J. Hinton // New Astronomy Reviews. — 2004. — Vol. 48, no. 5. — P. 331—337. — URL: https://www. sciencedirect.com/science/article/pii/S1387647303003555.

4. A NECTAr-based upgrade for the Cherenkov cameras of the H.E.S.S. 12-meter telescopes [Text] / T. Ashton [et al.] // Astroparticle Physics. — 2020. — Vol.118. — P. 102425. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/ article/pii/S0927650519302282.

5. Cortina, J. Status and First Results of the Magic Telescope [Text] / J. Cortina // Astrophysics and Space Science. — 2005. — June. — Vol. 297, no. 1. — P. 245—255. — URL: https://doi.org/10.1007/s10509-005-7627-5.

6. Design and operation of FACT - the first G-APD Cherenkov telescope [Text] / H. Anderhub [et al.] // Journal of Instrumentation. — 2013. — June. — Vol. 8, no. 06. — P06008—P06008. — URL: https://doi.org/10.1088/1748-0221/8/06/ p06008.

7. TAIGA experiment: present status and perspectives [Text] / N. Budnev [et al.] // Journal of Instrumentation. — 2017. — Aug. — Vol. 12, no. 08. — P. C08018—C08018. — URL: https://doi.org/10.1088/1748-0221/12/08/ c08018.

8. Status of the TAIGA Experiment: From Cosmic-Ray Physics to Gamma Astronomy in Tunka Valley [Text] / N. Budnev [et al.] // Physics of Atomic Nuclei. — 2020. — Nov. — Vol. 83, no. 6. — P. 905—915. — URL: https://doi.org/10. 1134/S1063778820060113.

9. Introducing the CTA concept [Text] / B. Acharya [et al.] // Astropartide Physics. —2013. — Vol.43. — P. 3—18. — URL: https://www.sciencedirect. com/science/article/pii/S0927650513000169.

10. He, H. Design of the LHAASO detectors [Text] / H. He, the LHAASO Collaboration // Radiation Detection Technology and Methods. — 2018. — Feb. — Vol. 2, no. 1. — P. 7. — URL: https://doi.org/10.1007/s41605-018-0037-3.

11. TAIGA Gamma Observatory: Status and Prospects [Text] / L. A. Kuzmichev [et al.] // Physics of Atomic Nuclei. — 2018. — July. — Vol. 81, no. 4. — P. 497—507. — URL: https://doi.org/10.1134/S1063778818040105.

12. The HiSCORE concept for gamma-ray and cosmic-ray astrophysics beyond 10TeV [Text] / M. Tluczykont [et al.] // Astroparticle Physics. — 2014. — Vol. 56. — P. 42—53. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/ pii/S0927650514000322.

13. The wide-aperture gamma-ray telescope TAIGA-HiSCORE in the Tunka Valley: Design, composition and commissioning [Text] / O. Gress [et al.] // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. — 2017. — Vol. 845. — P. 367—372. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S016890021630849X.

14. Tunka-Grande and TAIGA-Muon scintillation arrays: status and prospects [Text] / R. Monkhoev [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. — 2020. — Dec. — Vol. 1697, no. 1. — P. 012026. — URL: https://doi.org/ 10.1088/1742-6596/1697/1/012026.

15. Scintillation detectors for the TAIGA experiment [Text] /1. Astapov [et al.] // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. — 2019. — Vol. 936. — P. 254—256. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S0168900218313950.

16. The Tunka-133 EAS Cherenkov light array: Status of 2011 [Text] / S. Berezh-nev [et al.] // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. — 2012. — Vol.692. — P. 98—105. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/ article/pii/S0168900211023370.

17. Tunka-133: Results of 3 year operation [Text] / V. Prosin [et al.] // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. — 2014. — Vol. 756. — P. 94—101. — URL: https: //www. sciencedirect. com/science/article/pii/ S0168900213012527.

18. The Tunka-Grande experiment: Status and prospects [Text] / R. D. Monkhoev [et al.] // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. — 2017. — Apr. — Vol. 81, no. 4. — P. 468—470. — URL: https://doi.org/10.3103/ S1062873817040311.

19. Development of a novel wide-angle gamma-ray imaging air Cherenkov telescope with SiPM-based camera for the TAIGA hybrid installation [Text] / D. Chernov [et al.] // Journal of Instrumentation. — 2020. — Sept. — Vol. 15, no. 09. — P. C09062—C09062. — URL: https://doi.org/10.1088/1748-0221/15/09/ c09062.

20. Seven years of Tunka-Rex operation [Text] / D. Kostunin [et al.] // Proceedings of 36th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2019). Vol. 358. — 2019. — P. 319. — URL: https://doi.org/10.22323/L358.0319.

21. Tunka-Rex Virtual Observatory [Text] / V. Lenok [et al.] // Proceedings of 37th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2021). Vol. 395. — 2021. — P. 421. — URL: https://doi.org/10.22323/L395.0421.

22. Quest for detection of a cosmological signal from neutral hydrogen with a digital radio array developed for air-shower measurements [Text] / D. Kostunin [et al.] // Proceedings of 36th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2019). Vol. 358. — 2019. — P. 320. — URL: https://doi.org/10.22323/L358.0320.

23. Master Robotic Net [Text] / V. Lipunov [et al.] // Advances in Astronomy. — 2010. — Feb. —Vol. 2010. — P. 349171. — URL: https://doi.org/10.1155/2010/ 349171.

24. TAIGA - an advanced hybrid detector complex for astroparticle physics and high energy gamma-ray astronomy in the Tunka valley [Text] / N. Budnev [et al.] // Journal of instrumentation. — 2020. — Sept. — Vol. 15, no. 9. — URL: https: //doi.org/10.1088/1748-0221/15/09/C09031.

25. Mirzoyan, R. First time detection of a GRB at sub-TeV energies: MAGIC detects the GRB 190114C [Text] / R. Mirzoyan // The Astronomer's Telegram. — 2019. — Jan. — Vol. 12390. — P. 1.

26. Teraelectronvolt emission from the y-ray burst GRB 190114C [Text] / MAGIC Collaboration [et al.] // Nature. — 2019. — Nov. — Vol. 575, no. 7783. — P. 455—458. — URL: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1750-x.

27. A very-high-energy component deep in the y-ray burst afterglow [Text] / H. Ab-dalla [et al.] // Nature. — 2019. — Nov. — Vol. 575, no. 7783. — P. 464-467. — URL: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1743-9.

28. A tera-electronvolt afterglow from a narrow jet in an extremely bright gamma-ray burst 221009A [Текст] / L. Collaboration [и др.] // arXiv preprint arXiv:2306.06372. — 2023.

29. MASTER Real-Time Multi-Message Observations of High Energy Phenomena [Text] / V. M. Lipunov [et al.] // Universe. — 2022. — Vol. 8, no. 5. — P. 271.

30. Bernlohr, K. Simulation of imaging atmospheric Cherenkov telescopes with CORSIKA and sim_telarray [Text] / K. Bernlohr // Astroparticle Physics. — 2008. — Vol. 30, no. 3. — P. 149—158. — URL: https://doi.org/10.1016/j. astropartphys.2008.07.009.

31. Porelli, A. TAIGA-HiSCORE: a new wide-angle air Cherenkov detector for multi-TeV gamma-astronomy and cosmic ray physics [Text] : PhD thesis / Porelli Andrea. — Humboldt-Universität zu Berlin, MathematischNaturwissenschaftliche Fakultät, 2020.

32. The Tunka detector complex: from cosmic-ray to gamma-ray astronomy [Text] / N. Budnev [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. — 2015. — Aug. — Vol. 632. — P. 012034. — URL: https://doi.org/10.1088/1742-6596/632/1/ 012034.

33. Wischnewski, R. Time Synchronization with White Rabbit - Experience from Tunka-HiSCORE [Text] / R. Wischnewski, M. Brueckner, A. Porelli // PoS. — 2016. — Vol. ICRC2015. — P. 1041. — URL: https://doi.org/10.22323/1.236. 1041.

34. Brückner, M. A Time Stamping TDC for SPEC and ZEN Platforms Based on White Rabbit [Text] / M. Brückner, R. Wischnewski // Proc. of International Conference on Accelerator and Large Experimental Control Systems (ICALEPCS'17). — JACoW, 01/2018. — P. 1587—1589. — URL: https://doi. org/10.18429/JACoW-ICALEPCS2017-THPHA088.

35. Tunka Advanced Instrument for cosmic rays and Gamma Astronomy (TAIGA): Status, results and perspectives [Text] / Kuzmichev, L. [et al.] // EPJ Web Conf. —2017. — Vol. 145. — P. 01001. — URL: https://doi.org/10.1051/ epjconf/201614501001.

36. Optimization of electromagnetic and hadronic extensive air shower identification using the muon detectors of the TAIGA experiment [Text] /1. Astapov [et al.] // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. — 2020. — Vol. 952. — P. 161730. — URL: https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.12.045.

37. Регистрация гамма-квантов от крабовидной туманности и блазара Мар-карян 421 в области энергий более 3-4 ТэВ атмосферным черенковским телескопом в эксперименте TAIGA [Текст] / Л. Свешникова [и др.] // Известия Российской академии наук. Серия физическая. — 2021. — Т. 85, № 4. — С. 529—533.

38. First detection of gamma-ray sources at TeV energies with the first imaging air Cherenkov telescope of the TAIGA installation [Text] / E. B. Postnikov [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. — 2020. — Dec. — Vol. 1690, no. 1. — P. 012023. — URL: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1690/1/012023.

39. Status and First Results of TAIGA [Text] / M. Tluczykont [et al.] // Physics of Atomic Nuclei. — 2021. — Nov. — Vol. 84, no. 6. — P. 1045—1052. — URL: https://doi.org/10.1134/S1063778821130378.

40. TAIGA - an advanced hybrid detector complex for astroparticle physics, cosmic ray physics and gamma-ray astronomy [Text] / N. M. Budnev [et al.] // Proceedings of 37th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2021). Vol. 395. — 2021. — P. 731. — URL: https://doi.org/10.22323/L395.0731.

41. TAIGA—An Innovative Hybrid Array for High Energy Gamma Astronomy, Cosmic Ray Physics and Astroparticle Physics [Text] / N. Budnev [et al.] // Physics of Atomic Nuclei. — 2021. — Mar. — Vol. 84, no. 3. — P. 362—367. — URL: https://doi.org/10.1134/S1063778821030078.

42. TAIGA: results and perspectives [Text] / Kuzmichev, L. [et al.] // EPJ Web Conf. —2019. — Vol. 207. — P. 03003. — URL: https://doi.org/10.1051/ epjconf/201920703003.

43. TAIGA - an advanced hybrid detector complex for astroparticle physics and high energy gamma-ray astronomy [Text] / N. M. Budnev [et al.]. — 2022. — URL: https://doi.org/10.48550/ARXIV.2208.13757.

44. Энергетический спектр гамма-квантов от Крабовидной туманности по данным астрофизического комплекса TAIGA [Текст] / Л. Свешникова [и др.] // Известия Российской академии наук. Серия физическая. — 2023. — Т. 87, № 7. — С. 966—972.

45. VHE Gamma-Ray Observation of the Crab Nebula and its Pulsar with the MAGIC Telescope [Text] / J. Albert [et al.] // The Astrophysical Journal. — 2008. — Feb. — Vol. 674, no. 2. — P. 1037—1055. — URL: https://doi.org/10. 1086/525270.

46. Roughness tolerances for Cherenkov telescope mirrors [Text] / K. Tayabaly [et al.] // SPIE Proceedings. — 2015. — Sept. — Vol. 9603. — P. 43—56. — URL: https://doi.org/10.1117/12.2187025.

47. Davies, J. M. Design of the quartermaster solar furnace [Text] / J. M. Davies, E. S. Cotton // Solar Energy. — 1957. — Vol. 1, no. 2/3. — P. 16—22. — URL: https://doi.org/10.1016/0038-092X(57)90116-0.

48. Holder, J. Atmospheric cherenkov gamma-ray telescopes [Text] / J. Holder // The WSPC Handbook of Astronomical Instrumentation: Volume 5: Gamma-Ray and Multimessenger Astronomical Instrumentation. — World Scientific, 2021. — P. 117—136. — URL: https://doi.org/10.1142/9789811203817_0006.

49. Vassiliev, V. Wide field aplanatic two-mirror telescopes for ground-based y-ray astronomy [Text] / V. Vassiliev, S. Fegan, P. Brousseau // Astroparticle Physics. — 2007. — Vol. 28, no. 1. — P. 10—27. —URL: https://www. sciencedirect.com/science/article/pii/S0927650507000527.

50. First detection of the Crab Nebula at TeV energies with a Cherenkov telescope in a dual-mirror Schwarzschild-Couder configuration: the ASTRI-Horn telescope [Text] / Lombardi, S. [et al.] // A&A. — 2020. — Vol. 634. — A22. — URL: https://doi.org/10.1051/0004-6361/201936791.

51. Design of a SiPM-based cluster for the Large-Sized Telescope camera of the Cherenkov Telescope Array [Text] / M. Mallamaci [et al.] // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. — 2019. — Aug. — Vol. 936. — P. 231—232. — URL: https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.09.141.

52. Температурная зависимость чувствительности кремниевых фотоумножителей в режиме пофотонной регистрации ультрафиолетового излучения [Текст] / А. Богданов [и др.] // Журнал технической физики. — 2021. — Т. 91, № 5. — С. 821—826. — URL: https://doi.org/10.21883/JTF.2021.05.50695.270-201.

53. Winston, R. Cone collectors for finite sources [Text] / R. Winston // Appl. Opt. — 1978. — Mar. — Vol. 17, no. 5. — P. 688—689. — URL: https://doi.org/10.1364/ A0.17.000688.

54. The Trigger System of the MAGIC Telescope [Text] / R. Paoletti [et al.] // IEEE Transactions on Nuclear Science. — 2007. — Vol. 54, no. 2. — P. 404—409. — URL: https://doi.org/10.1109/TNS.2007.892649.

55. Science verification of the new FlashCam-based camera in the 28m telescope of H.E.S.S. [Text] / G. Puehlhofer [et al.] // Proceedings of 37th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2021). Vol. 395. — 2021. — P. 764. — URL: https://doi.org/10.22323/L395.0764.

56. Gamma-ray observations of the Crab Nebula at TeV energies [Text] / G. Vacanti [et al.] // The Astrophysical Journal. — 1991. — Vol. 377. — P. 467—479.

57. First results on the performance of the HEGRA IACT array [Text] / A. Daum [et al.] // Astroparticle Physics. — 1997. — Vol. 8, no. 1. — P. 1—11. — URL: https://doi.org/10.1016/S0927-6505(97)00031-5.

58. New methods of atmospheric Cherenkov imaging for gamma-ray astronomy. II. The differential position method [Text] / V. Fomin [et al.] // Astroparticle Physics. — 1994. — Vol. 2, no. 2. — P. 151—159. — URL: https://doi.org/10. 1016/0927-6505(94)90037-X.

59. Li, T.-P. Analysis methods for results in gamma-ray astronomy [Text] / T.-P. Li, Y.-Q. Ma // The Astrophysical Journal. — 1983. — Vol. 272. — P. 317—324.

60. D'Amico, G. Statistical Tools for Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes [Text] / G. D'Amico // Universe. — 2022. — URL: https://doi.org/10.20944/ preprints202201.0347.v1.

61. Grinyuk, A. Monte Carlo Simulation of the TAIGA Hybrid Gamma-Ray Experiment [Text] / A. Grinyuk, E. Postnikov, L. Sveshnikova // Physics of Atomic Nuclei. — 2020. — Vol. 83, no. 2. — P. 262—267. — URL: http://doi.org/10. 1134/S106377882002012X.

62. Bretz, T. Standard Analysis for the MAGIC telescope [Text] / T. Bretz // 29th International Cosmic Ray Conference. Vol. 4. — 2005. — P. 315—318.

63. Hillas, A. M. Cerenkov light images of EAS produced by primary gamma [Text] / A. M. Hillas // 19th International Cosmic Ray Conference (ICRC19), Volume 3. Vol. 3. —1985.

64. Fegan, D. J. y/hadron separation at TeV energies [Text] / D. J. Fegan // Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. —1997. — Sept. — Vol. 23, no. 9. — P. 1013—1060. — URL: https://doi.org/10.1088/0954-3899/23/9/004.

65. Jurysek, J. The observations of gamma ray sources and calibration of the Cherenkov Telescope Array Observatory [Text]: PhD thesis / Jurysek Jakub. — 2020. — URL: https://dspace.cuni.cz/bitstream/handle/20.500.11956/122456/ 140088286.pdf?sequence=1.

66. CORSIKA: A Monte Carlo code to simulate extensive air showers [Text] / D. Heck [et al.] // Report fzka. — 1998. — Vol. 6019, no. 11. — URL: https: //citeseerx. ist. psu. edu/viewdoc/download ? doi= 10. 1. 1. 531. 8061 &rep=rep1 & type=pdf.

67. Monte Carlo design studies for the Cherenkov Telescope Array [Text] / K. Bern-löhr [et al.] // Astroparticle Physics. — 2013. — Vol. 43. — P. 171—188. — URL: https://doi.org/10.1016/j.astropartphys.2012.10.002.

68. Biau, G. A random forest guided tour [Text] / G. Biau, E. Scornet // TEST. — 2016. — June. — Vol. 25, no. 2. — P. 197—227. — URL: https://doi.org/10. 1007/s11749-016-0481-7.

69. Coadou, Yann. Boosted Decision Trees and Applications [Text] / Coadou, Yann // EPJ Web of Conferences. — 2013. — Vol. 55. — P. 02004. — URL: https://doi.org/10.1051/epjconf/20135502004.

70. Жуков, А. В. Модификация алгоритма случайного леса для классификации нестационарных потоковых данных [Текст] / А. В. Жуков, Д. Н. Сидоров // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математическое моделирование и программирование. — 2016. — Т. 9, № 4. — С. 86—95. — URL: https://doi.org/10.14529/mmp160408.

71. Optimization of multivariate analysis for IACT stereoscopic systems [Text] / A. Fiasson [et al.] // Astroparticle Physics. — 2010. — Vol. 34, no. 1. — P. 25—32.

72. Implementation of the Random Forest method for the Imaging Atmospheric Cherenkov Telescope MAGIC [Text] / J. Albert [et al.] // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. — 2008. — Vol. 588, no. 3. — P. 424—432. — URL: https://doi.org/10.1016/j.nima.2007.11.068.

73. The use of CNN for image analysis from Cherenkov telescopes in the Taiga experiment [Text] / A. Kryukov [et al.] // CEUR Workshop Proceedings. — 2019. — P. 336—340.

74. Application of deep learning methods to analysis of imaging atmospheric Cherenkov telescopes data [Text] /1. Shilon [et al.] // Astroparticle Physics. — 2019. — Vol. 105. — P. 44—53. — URL: https://doi.org/10.1016/j.astropartphys. 2018.10.003.

75. Gres, E. The Preliminary Results on Analysis of TAIGA-IACT Images Using Convolutional Neural Networks [Text] / E. Gres, A. Kryukov // Proceedings of The 5th International Workshop on Deep Learning in Computational Physics — PoS(DLCP2021). — 2021. — Dec.— URL: https://doi.org/10.22323/1.410. 0015.

76. IACT event analysis with the MAGIC telescopes using deep convolutional neural networks with CTLearn [Text] / T. Miener [et al.]. — 2021. — arXiv: 2112. 01828 [astro-ph.IM].

77. Deep learning for energy estimation and particle identification in gamma-ray astronomy [Text] / E. Postnikov [et al.] // CEUR Workshop Proceedings. — 2019. — P. 90—99. — URL: https://doi.org/10.48550/arXiv.1907.10480.

78. Prototype Open Event Reconstruction Pipeline for the Cherenkov Telescope Array [Text] / M. Noethe [et al.] // Proceedings of 37th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2021). Vol. 395. —2021. — P. 744. — URL: https: //doi.org/10.22323/1.395.0744.

79. The Tracking System of the MAGIC Telescope [Text] / T. Bretz [et al.] // International Cosmic Ray Conference. Vol. 5. — 07/2003. — P. 2943. — (International Cosmic Ray Conference). — URL: https : / / ui. adsabs . harvard. edu/ abs / 2003ICRC....5.2943B.

80. The drive system of the major atmospheric gamma-ray imaging Cherenkov telescope [Text] / T. Bretz [et al.] // Astroparticle Physics. — 2009. — Vol. 31, no. 2. — P. 92—101. — URL: https://doi.org/10.1016/j.astropartphys.2008.12. 001.

81. Arcsecond level pointing of the HESS telescopes [Text] / S. Gillessen, H. collaboration, [et al.] // International Cosmic Ray Conference. Vol. 5. — 2003. — P. 2899. — URL: https://adsabs.harvard.edu/pdf/2003ICRC....5.2899G.

82. Gillessen, S. Sub-Bogenminuten-genaue Positionen von TeV-Quellen mit HESS [Text] : PhD thesis / Gillessen Stefan. — 2004. — URL: https://doi.org/10. 11588/heidok.00004754.

83. Observations of the shell-type supernova remnant Cassiopeia A at TeV energies with VERITAS [Text] / V. A. Acciari [et al.] // The Astrophysical Journal. — 2010. — Apr. — Vol. 714, no. 1. — P. 163—169. — URL: https://doi.org/10. 1088/0004-637x/714/1/163.

84. Status of the VERITAS Observatory [Text] / J. Holder [et al.] // AIP Conference Proceedings. — 2008. — Vol. 1085, no. 1. — P. 657—660. — URL: https: //doi.org/10.1063/1.3076760.

85. Evaluation of the ALMA Prototype Antennas1 [Text] / J. G. Mangum [et al.] // Publications of the Astronomical Society of the Pacific. — 2006. — Sept. — Vol. 118, no. 847. — P. 1257—1301. — URL: https://doi.org/10.1086/508298.

86. Lew, B. Improving pointing of Toruri 32-m radio telescope: effects of rail surface irregularities [Text] / B. Lew // Experimental Astronomy. — 2018. — Vol. 45, no. 1. — P. 81—105. — URL: https://doi.org/10.1007/s10686-018-9573-6.

87. Condon, J. GBT pointing equations [Text] : tech. rep. / J. Condon ; GBT Tech. Memo. 75, NRAO. — 1992. — URL: https://library.nrao.edu/public/memos/ gbt/GBT_075.pdf.

88. Wallace, P. TPOINT-Telescope Pointing Analysis System [Text] / P. Wallace // Starlink User Note. — 1994. — Vol. 100. — URL: https://sites.astro.caltech. edu/~srk/TP/Literature/Tpoint_SunWorks.pdf.

89. Fact-the first g-apd cherenkov telescope: Status and results [Text] / T. Bretz [et al.]//arXiv preprint arXiv:1308.1512. —2013. — URL: https://doi.org/10. 48550/arXiv.1308.1512.

90. Locating TeV Y-ray sources with sub-arcminute precision: the pointing calibration of the HEGRA system of Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes [Text] / G. Pühlhofer [et al.] // Astroparticle Physics. —1997. — Vol. 8, no. 1. — P. 101—108. — URL: https://doi.org/10.1016/S0927-6505(97)00049-2.

91. Green Bank Telescope: Overview and analysis of metrology systems and pointing performance [Text] / White, E. [et al.] // A&A. — 2022. — Vol. 659. — A113. — URL: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202141936.

92. Pointing System for the Large Size Telescopes Prototype of the Cherenkov Telescope Array [Text] / D. Zaric [et al.] // Proceedings of 36th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2019). Vol. 358. — 2019. — P. 829. — URL: https://doi.org/10.22323/L358.0829.

93. Braun, I. Improving the pointing precision of the HESS experiment [Text] : PhD thesis / Braun Isabel. — Ruprecht-Karls Universität Heidelberg, 2007. — URL: http://hdl.handle.net/11858/00-001M-0000-0011-7D45-A.

94. A tracking monitor for the MAGIC Telescope [Text] / B. Riegel [et al.] // 29th International Cosmic Ray Conference (ICRC29), Volume 5. Vol. 5. — 01/2005. — P. 219. — URL: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2005ICRC....5..219R.

95. First results of the tracking system calibration of the TAIGA-IACT telescope [Text] / D. Zhurov [et al.] // 26th extended european cosmic ray symposium. Vol. 1181 / ed. by Lagutin, A and Moskalenko, I and Panasyuk, M. — 2019. — (Journal of Physics Conference Series). — URL: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1181/1/012045.

96. Pointing Calibration for the Cherenkov Telescope Array Medium Size Telescope Prototype [Text] / L. Oakes [et al.] // International Cosmic Ray Conference. Vol.33. — 01/2013. — P. 2898. — URL: https://doi.org/10.48550/arXiv. 1307.4580.

97. The ASTRI SST-2M prototype for the Cherenkov Telescope Array: optomechanical performance [Text] / R. Canestrari [et al.] // Ground-based and Airborne Telescopes VI. Vol. 9906. — SPIE, 2016. — P. 472—485. — URL: https://doi.org/10.1117/12.2232270.

98. Assessment of the Cherenkov camera alignment through Variance images for the ASTRI telescope [Text] / S. Iovenitti [et al.] // Experimental Astronomy. — 2021. — Nov. —URL: https://doi.org/10.1007/s10686-021-09814-9.

99. Tools and Procedures for the ASTRI Mini-Array Calibration [Text] / T. Mineo [et al.] // Proceedings of 37th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2021). Vol. 395. — 2021. — P. 197.

100. Wallace, P. T. Telescope Pointing [Text] / P. T. Wallace // Tpoint Software, www. tpsoft. demon. co. uk/pointing. htm (Feb. 2004). — 2010.

101. Spengler, G. CTbend: A Bayesian open-source framework to model pointing corrections of Cherenkov telescopes [Text] / G. Spengler, U. Schwanke, D. Zhurov // Proceedings of 37th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2021). Vol. 395. — 2021. — P. 699. — URL: https://doi.org/10. 22323/1.395.0699.

102. The tracking control system of the VLT Survey Telescope [Text] / P. Schipani [et al.] // Review of Scientific Instruments. — 2012. — Vol. 83, no. 9. — P. 094501. — URL: https://doi.org/10.1063/L4754128.

103. Wallace, P. T. Rigorous algorithm for telescope pointing [Text] / P. T. Wallace // Advanced Telescope and Instrumentation Control Software II. Vol. 4848. — International Society for Optics, Photonics. 2002. — P. 125—136. — URL: https://doi.org/10.1117/12.460914.

104. Журов, Д. П. Моделирование для наведения атмосферных черенковских телескопов в эксперименте TAIGA [Текст] / Д. П. Журов // Вестник ЮжноУральского государственного университета. Серия «Математическое моделирование и программирование». — 2021. — Т. 14, № 4. — С. 106—111. — URL: https://mmp.susu.ru/article/ru/696.

105. Imaging Atmospheric Cherenkov Telescope for the TAIGA Observatory—JINR Participation [Text] / A. Borodin [et al.] // Physics of Atomic Nuclei. — 2020. — Mar. — Vol. 83, no. 2. — P. 268—271. — URL: https://doi.org/10.1134/ S1063778820020076.

106. TAIGA-IACT pointing control and monitoring software status [Text] / D. Zhurov [et al.] // Proceedings of 37th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2021). Vol.395. — 2021. — P. 690. — URL: https://doi.org/ 10.22323/1.395.0690.

107. The hybrid installation TAIGA: design, status and preliminary results [Text] / N. Lubsandorzhiev [et al.] // Proceedings of 36th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2019). Vol.358. — 2019. — P. 729. — URL: https: //doi.org/10.22323/1.358.0729.

108. Yashin, I. Imaging Camera and Hardware of TAIGA-IACT Project [Text] / I. Yashin // Proceedings of The 34th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2015). Vol. 236. — 2016. — P. 986. — URL: https://doi.org/10. 22323/1.236.0986.

109. A LED flasher for TUNKA experiment [Text] / B. Lubsandorzhiev [et al.] // Proceedings of the 30th International Cosmic Ray Conference. — 2007. — P. 1117—1120. — URL: https://doi.org/10.48550/arXiv.0709.0458.

110. Gamma-hadron separation approach to point-like source observations in the TAIGA-IACT experiment in stereo observation mode [Text] / T. Ravdandorj [et al.] // PoS. — 2023. — Vol. ICRC2023. — P. 686. — URL: https://doi.org/ 10.22323/1.444.0686.

111. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ. Программа идентификации первичных частиц космических лучей по изображениям с атмосферных черенковских телескопов методом машинного обучения [Текст] / Д. П. Журов [и др.] ; ФГБОУ ВО «ИГУ». — № 2019665714 ; заявл. 02.12.2019 ; опубл. 12.12.2019, 2019666634 (Рос. Федерация).

112. Russian-German Astroparticle Data Life Cycle Initiative [Text] / I. Bychkov [et al.] // Data. — 2018. — Vol. 3, no. 4. — URL: https://doi.com/10.3390/ data3040056.

113. Gamma/Hadron Separation in Imaging Air Cherenkov Telescopes Using Deep Learning Libraries TensorFlow and PyTorch [Text] / E. B. Postnikov [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. — 2019. — Feb. — Vol. 1181. — P. 012048. — URL: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1181/1/012048.

114. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ. Микропрограмма для контроллера управления приводами taigaSMDC [Текст] / А. Н. Дячок [и др.] ; ФГБОУ ВО «ИГУ». — № 2022686632 ; заявл. 17.01.2023 ; опубл. 17.01.2023, 2022618370 (Рос. Федерация).

115. Forsyth, D. Computer vision: a modern approach [Text] / D. Forsyth, J. Ponce. — 2nd ed. — Upper Saddle River, New Jersey : Pearson Education, 10/2011.

116. Wang, A. A simple method of radial distortion correction with centre of distortion estimation [Text] / A. Wang, T. Qiu, L. Shao // Journal of Mathematical Imaging and Vision. — 2009. — Vol. 35, no. 3. — P. 165—172. — URL: https://doi.org/ 10.1007/s10851-009-0162-1.

117. Cole, I. R. Modelling CPV [Text]: PhD thesis / Cole Ian R. — 06/2015. — URL: https://repository.lboro.ac.uk/articles/thesis/Modelling_CPV/9523520.

118. González, Á. Measurement of Areas on a Sphere Using Fibonacci and Latitude-Longitude Lattices [Text] / Á. González // Mathematical Geosciences. — 2009. — Nov. — Vol. 42, no. 1. — P. 49. — URL: https://doi.org/10.1007/ s11004-009-9257-x.

119. Lmfit: Non-Linear Least-Square Minimization and Curve-Fitting for Python [Text] / M. Newville [et al.]. — 06/2016. — ascl: 1606.014. — URL: https: //doi.org/10.5281/zenodo.598352.

120. emcee: The MCMC Hammer [Text] / D. Foreman-Mackey [et al.] // Publications of the Astronomical Society of the Pacific. — 2013. — Mar. — Vol. 125, no. 925. — P. 306—312. — URL: https://doi.org/10.1086/670067.

121. Optimal power flow calculation using BFGS-based optimisation scheme [Text] / A. Domyshev [et al.] // 2018 2nd IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2). — IEEE. 2018. — P. 1—6. — URL: https: //doi.org/10.1109/EI2.2018.8582375.

122. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ. Программа компьютерного моделирования наведения и параметризации модели методом отклонений положения звезды на фокальной плоскости по данным с грубой начальной калибровкой для телескопов с альт-азимутальной монтировкой [Текст] / Д. П. Журов, О. А. Гресс, Д. Н. Сидоров ; ФГБОУ ВО «ИГУ». — № 2022617402 ; заявл. 05.05.2022 ; опубл. 05.05.2022, 2022618370 (Рос. Федерация).

123. Журов, Д. П. Методика идентификации параметров модели наведения для атмосферных черенковских телескопов IACT [Текст] / Д. П. Журов, О. A. Гресс, Д. Н. Сидоров // Информационные и математические технологии в науке и управлении. — 2022. — Т. 27, № 3. — С. 174—183.

124. Zhurov, D. The TAIGA-IACT telescope pointing calibration, control and monitoring software [Text] / D. Zhurov, R. Wischnewski, O. Gress // Сборник материалов научного семинара стипендиатов программ «Михаил Ломоносов» и «Иммануил Кант» 2018- 2019 года. — 2019. — P. 94—101.

125. Журов, Д. Отделение бликов и оценка параметров изображений звезд на калибровочном экране атмосферных черенковских телескопов TAIGA-IACT [Текст] / Д. Журов, Д. Сидоров // Южно-Уральская молодежная школа по математическому моделированию: сб.тр. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ. — 2021. — С. 93—97.

126. Bertm, E. SExtractor: Software for source extraction [Text] / Bertin, E., Arnouts, S. // Astron. Astrophys. Suppl. Ser. — 1996. — Vol. 117, no. 2. — P. 393—404. — URL: https://doi.org/10.1051/aas:1996164.

127. Astrometry.net: blind astrometric calibration of arbitrary astronomical images [Text] / D. Lang [et al.] // The Astronomical Journal. — 2010. — Mar. — Vol. 139, no. 5. — P. 1782—1800. — URL: https://doi.org/10.1088/0004-6256/139/5/ 1782.

128. The Tycho-2 Catalogue of the 2.5 million brightest stars [Text] / E. H0g [et al.] // Astronomy and Astrophysics. — 2000. — Vol. 363, no. 1. — P. L27—L30.

129. The SIP convention for representing distortion in FITS image headers [Text] / D. L. Shupe [et al.] // Astronomical Data Analysis Software and Systems XIV. Vol. 347. — 2005. — P. 491.

130. Astropy: A community Python package for astronomy [Text] / T. P. Robitaille [et al.] // Astronomy & Astrophysics. — 2013. — Vol. 558. — A33. — URL: https://doi.org/10.1051/0004-6361/201322068.

131. Gupta, M. R. Theory and Use of the EM Algorithm [Text] / M. R. Gupta, Y. Chen // Foundations and Trends® in Signal Processing. — 2011. — Vol. 4, no. 3. — P. 223—296. — URL: https://doi.org/10.1561/2000000034.

132. Wallace, P. The IAU SOFA Initiative [Text] / P. Wallace // Astronomical Data Analysis Software and Systems V. Vol. 101. — 1996. — P. 207.

133. Zhurov, D. The tracking system of the TAIGA-IACT telescope [Text] / D. Zhurov, O. Gress, R. Wischnewski // Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft. Vol. 358. — 2019. — P. 776.

134. Software design for the TAIGA-IACT telescope pointing and control system [Text] / D. Zhurov [et al.] // Proceedings of 35th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2017). Vol.301. — 2017. — P. 785. — URL: https: //doi.org/10.22323/1.301.0785.

135. Журов, Д. Определение положения источников на черенковской камере телескопа TAIGA-IACT по снимкам с CCD-камеры [Текст] / Д. Журов, О. Гресс, Д. Сидоров // Информационные технологии в моделировании и управлении: подходы, методы, решения. — 2017. — С. 100—109.

136. TAIGA—A hybrid array for high-energy gamma astronomy and cosmic-ray physics [Text] / N. Budnev [et al.] // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. — 2020. — Vol.958. — P. 162113. — URL: https://doi.org/ 10.1016/j.nima.2019.04.067.

137. Журов, Д. П. Разработка программного обеспечения для системы управления наведением и слежением атмосферных черенковских телескопов «TAIGA-IACT» : пояснительная записка к выпускной квалификационной работе (уровень магистратуры): 09.04.01 [Текст] / Д. П. Журов. — 2017. — 87 с.

138. advligorts: The Advanced LIGO real-time digital control and data acquisition system [Text] / R. Bork [et al.] // SoftwareX. — 2021. — Vol. 13. — P. 100619. — URL: https://doi.org/10.1016/j.softx.2020.100619.

139. The Gemini MCAO bench: system overview and lab integration [Text] / M. Bec [et al.] // Adaptive Optics Systems. Vol. 7015 / ed. by N. Hubin, C. E. Max, P. L. Wizinowich. — International Society for Optics, Photonics. SPIE, 2008. — P. 1768—1780. — URL: https://doi.org/10.1117/12.790354.

140. Roadmap for SLAC Epics-Based Software Toolkit for the LCLS-I/II Complex [Text] / D. Rogind [et al.] // Proc. of International Conference on Accelerator and Large Experimental Control Systems (ICALEPCS'17). — JACoW, 01/2018. — P. 1389—1392. — URL: https://doi.org/10.18429/JACoW-ICALEPCS2017-THPHA022.

141. EPICS 7 core status report [Text] / A. Johnson [et al.] // The 17th Biennial International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems (ICALEPS2019). — JACoW. 2020. — P. 923—927. — URL: https: //www.doi.org/10.18429/JACoW-ICALEPCS2019-WECPR01.

142. Akima, H. A New Method of Interpolation and Smooth Curve Fitting Based on Local Procedures [Text] / H. Akima // J. ACM. — New York, NY, USA, 1970. — Oct. — Vol. 17, no. 4. — P. 589—602. — URL: https://doi.org/10.1145/321607. 321609.

143. Gawronski, W. Control and pointing challenges of antennas and telescopes [Text] / W. Gawronski // Proceedings of the 2005, American Control Conference, 2005. —2005. — 3758—3769 vol. 6. — URL: https://doi.org/10.1109/ ACC.2005.1470558.

144. Rivers, M. areaDetector EPICS Support for Multidimensional Detectors [Электронный ресурс] [Text] / M. Rivers. — 2019. — Режим доступа: https://areadetector.github.io/master/index.html.

145. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ. Программа автоматизации измерительного процесса и автоматизированного проведения калибровочных измерений для телескопов TAIGA-IACT [Текст] / Д. П. Жу-ров, О. А. Гресс ; ФГБОУ ВО «ИГУ». — № 2022617400 ; заявл. 05.05.2022 ; опубл. 05.05.2022, 2022618371 (Рос. Федерация).

146. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ. Программа для обеспечения работы системы детектирования инея на зеркалах атмосферных черенковских телескопов TAIGA-IACT [Текст] / Д. С. Лукьянцев, Д. П. Журов ; ФГБОУ ВО «ИГУ». — № 2021665847 ; заявл. 19.10.2021 ; опубл. 19.10.2021, 2021666687 (Рос. Федерация).

147. TAIGA-HiSCORE detection of the CATS-Lidar on the ISS as fast moving point source [Text] / A. Porelli [et al.] // Proceedings of 35th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2017). Vol. 301. — 2017. — P. 754. — URL: https://doi.org/10.22323/L301.0754.

148. Overview of the CALIPSO Mission and CALIOP Data Processing Algorithms [Text] / D. M. Winker [et al.] // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. — Boston MA, USA, 2009. — Vol. 26, no. 11. — P. 2310—2323. — URL: https://doi.org/10.1175/2009JTECHA128L1.

149. Porelli, A. Satellite-based Calibration of the TAIGA-HiSCORE Cerenkov Array by the LIDAR on-board CALIPSO [Text] / A. Porelli // Proceedings of 37th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2021). Vol. 395. — 2021. — P. 876. — URL: https://doi.org/10.22323/L395.0876.

150. Search for nanosecond-fast optical transients with TAIGA-HiSCORE array. [Text] / A. Panov [et al.] // Proceedings of 37th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2021). Vol.395. — 2021. — P. 951. — URL: https: //doi.org/10.22323/L395.0951.

151. Exploring the Potential of the Pulsed Laser onboard the CALIPSO Satellite to Improve Calibration with VERITAS [Text] / G. M. Foote [et al.] // Proceedings of 38th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2023). — Sissa Medialab, 07/2023. — URL: https://doi.org/10.22323%2F1.444.1496.

152. TAIGA observatory: IACT fabrication and tests [Text] / Y. Sagan [et al.] // Proceedings of 36th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2019). Vol. 358. — 2019. — P. 776. — URL: https://doi.org/10.22323/L358.0776.

Список рисунков

1.1 Схема расположения детекторов эксперимента TAIGA .........12

1.2 Разница в развитии ШАЛ для разных частиц...............15

1.3 Концепция гибридного черенковского детектора TAIGA.........18

1.4 Устройство станции TAIGA-HiSCORE...................19

1.5 Атмосферные черенковские телескопы TAIGA-IACT..........20

1.6 Блок-схема системы сбора данных TAIGA ................22

1.7 Распределение событий после подавления адронного фона по

данным наблюдений Крабовидной туманности..............23

2.1 Примеры изображений ШАЛ........................30

2.2 Схематичное изображение параметров Хилласа.............32

2.3 Примеры расположения CCD камеры на телескопах IACT.......35

2.4 CCD камера, установленная на телескопах TAIGA-IACT........40

3.1 Остатки при использовании разных значений f и параметров дисторсии модели камеры телескопа ........................................47

3.2 Зависимости угла поворота фокальной плоскости от параметров

модели наведения ............................................................53

3.3 Пример результатов работы алгоритма автоматического выбора источников для калибровки ..................................................57

3.4 Распределение остатков после подгонки модели наведения.......60

4.1 Пример изображения с CCD камеры телескопа TAIGA-IACT во

время проведения калибровочных измерений с развернутым экраном . 62

4.2 Пример построения привязки к ICRS используя Astrometry.net.....64

4.3 Примеры CCD изображений звезды на калибровочном экране.....65

5.1 Архитектура системы управления, основанной на EPICS........72

5.2 Структурная схема программного обеспечения управления и сбора данных телескопа TAIGA-IACT ............................................77

5.3 Структурная схема системы управления движением телескопа TAIGA-IACT ..................................................................79

5.4 Структурная схема элементов программного обеспечения для работы

с CCD камерой ................................................................80

5.5 Структурная схема взаимодействия системы управления телескопом, планировщика наблюдений и программы gcn-monitor..........84

5.6 Функции распределения вероятности времени перенаведения.....87

6.1 Пример определенных положения пикселей по гексагональной структуре...................................92

6.2 Отклонение положения изображения камеры телескопа на снимках

CCD......................................92

6.3 Отклонение положения изображения камеры телескопа на снимках

CCD за сезон наблюдений .......................... 93

6.4 Определение угла поворота камеры с помощью лазерного нивелира . . 95

6.5 Пример проведенных в течении ночи измерений для определения параметров модели наведения ....................... 96

6.6 Пример сравнения угла поворота фокальной плоскости телескопа . . . 100

6.7 Пример сравнения предсказанных направлений телескопа.......101

6.8 Проведение измерений качества наведения телескопа с помощью

токов на ФЭУ ................................102

6.9 Разница между предсказанными и измеренными положениями пятна . 104

6.10 Пример треков от CALIPSO по данным первого телескопа установки TAIGA-IACT.................................106

6.11 Сравнение восстановленных направлений прихода событий от CALIPSO по данным камеры телескопа с измеренным по CCD

камере треком ................................ 107

А.1 Зависимость остатков модели наведения от положения для первого

телескопа ................................... 135

А.2 Зависимость остатков модели наведения от положения для второго

телескопа ................................... 136

А.3 Зависимость остатков модели наведения от положения для третьего

телескопа ................................... 137

А.4 Распределение остатков модели наведения телескопов на фокальной

плоскости ................................... 138

Список таблиц

1 Параметры телескопов 1АСТ в различных экспериментах........24

2 Параметры модели наведения телескопов, полученные в ходе калибровки по данным января-февраля 2023 года............134

Приложение А

Параметры моделей наведения телескопов TAIGA-IACT и результаты

калибровки

Таблица 2 — Параметры модели наведения телескопов, полученные в ходе калибровки по данным января-февраля 2023 года

Параметр 1АСТ01 [о] 1АСТ02 [о] 1АСТ03 [о] Описание

81.763 ± 0.03 - 95.712 ± 0.026 -188.299_0.021 Смещение датчика оси азимута

-1.786 ± 0.005 268.961 ± 0.046 -20.893 ± 0.005 Смещение датчика оси высоты

тпогШ -0 008+°-°02 0.008_0 003 0.043 ± 0.002 -0.085 ± 0.002 Наклон телескопа на север

теав1 0.012 ± 0.002 -0.045 ± 0.002 -0.036 ± 0.002 Наклон телескопа на восток

"Фпое 0 523+0.052 0.523_0 056 -0.214_0.045 0.044 ± 0.049 Отклонение от перпендикулярности оптической оси и оси высоты

"Фпае 0 004+а045 0.004_0.049 -0.006_0.037 -0.027 ± 0.042 Отклонение от перпендикулярности оси азимута и высоты

в 0.400 ± 0.009 -0.146 ± 0.028 0.246 ± 0.008 Деформация под действием силы тяжести

Р1 - 0.040 ± 0.005 0.033 ± 0.003 0.018 ± 0.004 Доп. коррекция оси азимута (+Р1 • вш(ф))

Р2 0 031 +0.005 0.031_0.006 -0.008 ± 0.004 - Доп. коррекция оси азимута (+Р2 • С08(ф))

Р3 - 0 004+0-002 0.004_0.003 -0.005 ± 0.003 Доп. коррекция оси азимута (+Р3 • вт(2ф))

Р4 0 т0+0'004 0.010_0.005 0.010 ± 0.003 0.008 ± 0.004 Доп. коррекция оси азимута (+Р4 • С0в(2ф))

51 - 0 042+0-036 0.042—0.039 - Доп. коррекция оси высоты (+51 • ^(9))

-0.025 --0.050-0.075 --0.100

30 40 50 60 70 80

е,н

а) б)

0.100- 0.100-

0.075 - -80 0.075 -

0.050 - 0.050 -

-70 -250

— 0.025 - • Г 0 025"

1„ 0.000 - 1 -60„ 1„ 0.000 - 1 -200 -150

* -0.025 - -50 * -0.025-

-0.050- -40 -0.050- -100

-0.075 - -30 -0.075 - -50

0 50 100 150 200 250 300 350 ЛИ —0.100 30 40 50 60 70 80 90 е,н

в)

г)

a) и в) зависимость остатков от азимута по оси х и у на фокальной плоскости

соответственно; б) и г) зависимость остатков от высоты. Рисунок А.1 — Зависимость остатков модели наведения от положения первого телескопа ТАЮА-1АСТ по данным за январь-февраль 2023 года

300

250

200

150

100

50

90

в) г)

а) и в) зависимость остатков от азимута по оси х и у на фокальной плоскости

соответственно; б) и г) зависимость остатков от высоты. Рисунок А.2 — Зависимость остатков модели наведения от положения второго телескопа ТАГСА-1АСТ по данным за январь-февраль 2023 года

а)

— 0.025 -

1„ 0.000 -

I

* -0.025 --0.050-

• • •

в)

-60„

О 50 100 150 200 250 300 350

ЛИ

-60„

0 50 100 150 200 250 300 350

ЛИ

0.100 -- 350

0.075 -300

0.050 -250

_ 0.025 "200„

1 0.000 1

-0.025 * *> -150

-0.050 -100

-0.075 -50

-0.100

30 40 50 60 70 80 90 е,н

- 0.025 -

1. 0.000 -

I

* -0.025-0.050-0.075 -

б)

200 „

30 40 50 60 70 80 90

е,н

г)

a) и в) зависимость остатков от азимута по оси х и у на фокальной плоскости

соответственно; б) и г) зависимость остатков от высоты. Рисунок А.3 — Зависимость остатков модели наведения от положения третьего телескопа ТАЮА-1АСТ по данным за январь-февраль 2023 года

-80

-70

-50

-40

-30

350

-80

300

-70

250

150

-50

100

-40

50

-30

0.04-

0.02 -

0.00-

-0.02 -

-0.04-

0.020°

0.011°

-0.04

-0.02 0.00 0.02

0.04

а)

0.04-

0.02 -

0.00-

-0.02 -

-0.04-

0.04-

0.02 -

0.00-

-0.02 -

-0.04-

-0.04 -0.02 0.00 0.02

Х1-х1тоае1) [=]

б)

-0.04 -0.02 0.00 0.02 0.04

0.04

в)

а) остатки первого телескопа ТАГСА-1АСТ; а) остатки второго телескопа ТАГСА-1АСТ; а) остатки третьего телескопа ТАГСА-1АСТ; красными кружками показана окружность, в кторую попадает 68% данных; черными кругами - 95%; зеленые

круги - требуемая точность 2'. Рисунок А.4 — Распределение остатков модели наведения телескопов на фокальной плоскости по данным за январь-февраль 2023 года