Multicolour Optical Photometry of Active Geostationary Satellites Using a Small Aperture Telescope

Abstract

Although broadband photometry has been used to infer information about artifcial satellites since soon after the launch of Sputnik 1, to date there has not been a coherent progression of understanding regarding the information that can be obtained, and the most effective methods of doing so. Many individual studies, and some long ongoing experiments, have used costly metre-class telescopes to obtain data despite other experiments demonstrating that much more flexible and affordable small aperture telescopes may be suitable for the task. In addition, due to the highly time consuming and weather dependent nature of obtaining photometric observations, many studies have suffered from limited data sets or relied upon simulations to support their claims. Therefore, an experiment was conducted with the aim of determining the utility of small aperture telescopes for conducting broadband photometry of satellites. A small aperture telescope (Celestron CG-14, 35.6 cm aperture) was used to gain multiple night-long, high temporal resolution data sets of a limited number of geostationary satellites (Anik F1, Anik F1R, Anik G1, Echostar 17, Galaxy 11, and Intelsat 805). The results of the experiment demonstrate that small aperture telescopes can be highly effective for obtaining accurate photometric measurements of geostationary satellites. In the process some novel discoveries were made that cast doubt on the effi cacy of some of the previous approaches to obtaining and analysing photometric data. For example, it was discovered that satellite lightcurves vary to a significantly greater degree than has been generally recognised, and significant features such as oscillations were detected in some lightcurves with frequencies higher than would be detectable at temporal resolutions that have typically been employed in the past. Furthermore, these results suggest that high temporal resolution, simultaneous, multicolour observations may have significant utility in characterising or identifying satellites in some cases.

Bien que la photométrie à large bande ait été utilisée pour obtenir de l'information sur les satellites artificiels peu de temps après le lancement de Sputnik 1, il n'y a pas eu jusqu'à maintenant une progression cohérente dans la compréhension de l'information pouvant en être déduite, ainsi que sur les méthodologies les plus efficaces. Plusieurs études individuelles et quelques longues expériences toujours en cours ont fait l'usage de télescopes dispendieux de la catégorie des mètres pour obtenir des données malgré que d'autres expériences aient démontré que des télescopes â petite aperture beaucoup plus flexibles et abordables peuvent être convenables pour la tâche. De plus, étant donné la variabilité de l'état du ciel et le cout élevé en temps pour obtenir des observations photométriques, plusieurs études reposaient sur des ensembles de données limités ou bien sur des simulations afin d'appuyer leurs allégations. Par conséquent, une expérience a été conduite ayant comme objectif d'évaluer l'utilité des télescopes à petite aperture effectuant de la photométrie à large bande de satellites. Un télescope à petite aperture (Celestron CG-14, aperture de 35.6 cm) a été utilisé pour obtenir plusieurs ensembles de données à haute résolution temporelle pour la durée des nuits, à partir d'un nombre limité de satellites géostationnaires (Anik F1, Anik F1R, Anik G1, Echostar 17, Galaxy 11 et Intelsat 805). Les résultats de cette expérience démontrent que les télescopes à petite aperture peuvent être hautement efficaces pour obtenir des relevés photométriques exactes de satellites géostationnaires. Tout au long du processus, quelques nouvelles découvertes ont été faites mettant en doute l'efficacité de certaines approches antérieures pour obtenir et analyser des données photométriques. Par exemple, il a ét é trouv é que le degr é de variation des courbes de lumi ère de satellites est beaucoup plus important que ce qui avait g én éralement ét é reconnu jusqu' à maintenant. De plus, des caract éristiques significatives telles que des oscillations ont ét é d étect ées dans certaines courbes de lumi ère avec des fr équences plus grandes que ce qui serait d étectable avec les r ésolutions temporelles typiquement utilis ées dans le pass é. En outre, ces résultats indiquent que des observations à haute résolution temporelle, simultanées et multi-couleur peuvent avoir une utilité significative pour la caractérisation ou l'identification de satellites dans certains cas.