DARPA запустит на геостационарную орбиту 20-метровый мембранный телескоп

    image

    Современные военные и коммерческие спутники, занимающиеся фотосъемкой Земли, летают на орбитах высотой в несколько сотен километров. При этом их разрешающая способность достигает 50 см на пиксель. Размещение на низких орбитах создаёт массу неудобств — спутник не может вести непрерывную съёмку одной точки, более того, над нужным местом в нужный момент может вообще не оказаться ни одного спутника. Геостационарная орбита лишена этих недостатков, но с высоты 35 786 км над уровнем моря невозможно получить снимки приемлемого разрешения. Чем выше требования к разрешению, тем больше должен быть диаметр линзы или зеркала телескопа. Настолько больше, что вывести такой громоздкий телескоп на геостационарную орбиту пока что экономически нецелесообразно.

    Проект DARPA MOIRE (Membrane Optical Imager for Real-Time Exploitation) призван решить эту проблему с помощью принципиально новой конструкции телескопа. Вместо линз или зеркал в нем используются тонкие прозрачные мембраны с микроскопическими бороздками концентрической формы, которые фокусируют лучи света с помощью дифракции. Эффективный диаметр такой дифракционной линзы составит 20 метров. В сложенном виде телескоп достаточно компактен, чтобы его можно было поднять на орбиту ракетой-носителем класса Атлас-5. Разрешение мембранного телескопа составит 2,5 метра на пиксель при поле зрения 10 на 10 км. Телескоп будет передавать картинку на землю в реальном времени с частотой 1 кадр в секунду. Его можно будет направить почти на любую видимую с орбиты точку Земли, то есть несколько таких телескопов практически полностью накроют всю поверхность планеты.

    image
    Одна из секций прототипа телескопа MOIRE

    Хотя качество изображения мембранного телескопа меньше, чем у рефрактора или рефлектора такого же размера, это компенсируется его маленькой массой. Телескоп традиционной конструкции с аналогичными характеристиками весил бы примерно в семь раз больше. Телескоп MOIRE станет самым большим в мире оптическим телескопом. Диаметр телескопа Хаббл — 2,4 метра, телескоп Джеймс Уэбб, который должен быть выведен на орбиту в 2015 году, будет иметь диаметр зеркала в 6,5 метров. Даже крупнейшие наземные телескопы имеют меньший диаметр. Только в 2020 году планируется ввод в эксплуатацию Гигантского Магелланова телескопа с диаметром зеркала 24,5 метра.

    image
    Сравнение размеров MOIRE с крупнейшими космическими и наземными телескопами.

    Главными подрядчиками проекта MOIRE являются Академия ВВС США и корпорация Ball Aerospace & Technologies. На сегодняшний день успешно прошли наземные испытания 5-метрового прототипа телескопа. Хотя основное назначение MOIRE — военная разведка, не исключено, что опыт, полученный при его создании, будет использован и для постройки телескопов для астрономических наблюдений, ведь телескопы Кеплер и Джеймс Уэбб — тоже разработка Ball Aerospace & Technologies.

    Нордавинд
    Компания
    Реклама
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее

    Комментарии 72

      +2
      Что-то не сходится, сначала пишете, что
      поле зрения 10 на 10 км
      и далее
      несколько таких телескопов практически полностью накроют всю поверхность планеты

      В чём подвох?
        +5
        Наверное перенаправлять будут.
          +15
          В каждый конкретный момент времени он видит кусок 10х10 км, но его можно направлять в разные точки в пределах почти всей видимой части Земли. В отличие от спутника на низкой орбите, не надо ждать, пока он окажется над нужным местом.
            0
            Это на геостационарной орбите то перенаправлять?
            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                0
                У Вас есть земля под ногами, а там гироскопы и двигатели…
                  +2
                  И в чем проблема? Система счисления правда вращается, но это мелочи.
                    0
                    Топливо быстро кончается, успокаивать спутник после поворота сложно…
                      +1
                      Если поиграться с законами сохранения, то можно поворачивая разные части в разные стороны электродвигателями добиться поворота направления поля зрения. Правда не знаю, насколько применимо это в данном случае.
                        +5
                        Не вижу никакого смысла делать иначе.
                        0
                        на несколько лет хватит
                          +5
                          Его гиродинами крутить будут, например. А они на электричестве работают.
                            –2
                            Топливо, электричество — какая разница? Зарядное устройство в комплект не входит, разве что солнечные батареи поставить.
                              +4
                              Они и стоят — на первой фотке видно
                            0
                            — ответили выше — Добавлю, что постоянно крутить не надо. Нужно придать постоянное вращение и устранять периодически рассинхронизацию.
                0
                2,5 метра на пиксель — человека, а тем более номер машины не разглядеть
                  +1
                  А надо ли? Тут скорее крышу машины важнее снять, или вражеский лагерь перед штурмом.
                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                      +2
                      Помню ещё в 90-е годы видел в каком-то журнале подборку спутниковых фото с постепенным приближением. Там были снимки, на которых появлялся город, потом парк, потом какая-то фигура на траве, а на последнем кадре обнаружилась рука с часами, на циферблате которых можно было рассмотреть время. Наверняка редактор журнала решил подшутить.
                      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                          +1
                          Я слышал байку про спутниковые снимки, где на пятикопеечной монете можно было прочитать «Пролетарии всех стран, соединяйтесь» на гербе. Фишка в том, что этой надписи на монетах просто не было.
                          +4
                          Это аэрофотосъёмка а не спутник. Известные фотографии.
                            0
                            О, помню этот номер! Тогда еще малым совсем был.
                            +2
                            Как раз дифракционный предел не мешает, всего-то нада диаметр телескопа увеличить или базу интерферометра:-)
                            Например у 50см телескопа разрешение 0.25" примерно в видимом, со спутника на высоте 200км это около 25см, иными словами 2м телескоп уже мог бы различать номера. Мешает атмосфера, примерная длина турбелентной ячейки вот эти 30-40см и есть, что и ограничивает разрешение.
                            А часы на циферблате — это скорее аерофотосъемка. С 2 км думаю реально рассмотреть, но опять таки атмосфера.
                            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                0
                                Выведете два метровых телесопа с базой 3-4м, получите интерферомер с нужным разрешением. Только все-равно упретесь в 30-40см.
                                Или используйте более короткие волны, 400нм вроде атмосфера пропускает.
                                  0
                                  Оптический интерферометр — крайне сложная штука, требующая очень высокой точности. Одну точку с её помощью еще можно померить, но всю картинку сразу — малореально. А поточечно только звезды имеет смысл фотографировать, для спутниковых снимков эта технология практически бесполезна.
                                    0
                                    Интерферометр даст вам разрешение только по одному направлению, придется еще его базу поворачивать, чтобы получить картинку, и фазировать
                                    0
                                    Ага, запустите эту тарелку в 200 м.кв и наблюдайте ее падение в воды мирового океана через пару дней.
                                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                      0
                                      По-моему чепуха полная.
                                      Дифракционный предел Хаббла с его орбиты около 20-30см.
                                      Т.е. в идеале без атмосферы он увидит именно предпоследнюю картину но никак не последнюю, где видны объекты в несколько см размером.
                                      Ну и про атмосфера не влияет это неправда.
                                      Попробуйте снять что-то телевиком в ясный день на расстоянии 1-2 км и посчитайте разрешение.

                                        0
                                        Наземным телескопам атмосфера то влияет.
                                        Не зря же для уменьшения влияния используют это ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B4%D0%B0%D0%BF%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BE%D0%BF%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0
                                        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                            0
                                            Картинка ничего не поясняет совершенно, там нарисованы какие-то преломления луча на границе сред.
                                            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                              0
                                              Поначалу согласился с этой идеей, картинка убедительная, потом поразмыслил и понял что по ссылке написано что-то не то.
                                              Картинка убедительно показывает что «абсолютные» расхождения хода лучей в космосе больше. И это правда. Проблема в том, что хотя «земные» лучи расходятся «на меньшее расстояние» (что и показано на картинке), рассматриваемые там объекты тоже меньше и соответственно влияние даже небольших «в абсолютном выражении» отклонений гораздо выше.

                                              Проще говоря надо смотреть на искажение выраженное в относительных (угловых) величинах — на какой угол отклоняется луч, а не какое расстояние он проходит. А эти углы будут примерно одинаковыми в обе стороны.
                                                0
                                                Хотя нет, я не совсем прав: угловые искажения с Земли все же будут больше, а на спутнике тем меньше, чем дальше он расположен. Но это ничего не дает — чем дальше спутник, тем меньше угловые размеры интересующих нас изображений и оба процесса почти полностью компенсируют друг друга.
                                    +3
                                    Эх… Такую красоту бы в гражданских целях… Хотя, справедливости ради, их продукты и так чаще всего гражданское применение находят в итоге.
                                      0
                                      >> достигает 50 см на пиксель
                                      В фильмах врут, получается? Имеется ввиду, конечно, невозможность разглядеть номер автомобиля!
                                        +20
                                        Странно что для некоторых людей тот факт что в фильмах врут это новость :)
                                          +9
                                          > В фильмах врут, получается?

                                          Конечно нет, и гоа'улды тоже существуют.
                                            0
                                            В таком случае сдается мне, что «Iridium Flares» это открытие окна в гипепространство, ну или как минимум луч Асгарда!
                                              0
                                              > гоа'улды тоже существуют

                                              Ну вот взяли и спалили :(
                                              0
                                              Говорить правду не положено, «слишком образовательно» для темного населения. :)

                                              По факту на наземных телескопах ставят системы которые помогают частично избавится от искажений воздуха.

                                              Но даже без спец аппаратуры на програмном уровне, можно обработать пачку фото одного места локализировав и «слегка подчистив» эффекты от турбулентностей. Правда разрешение поднимится раза в два, а при удачном стечении обстоятельств в четыре. И того 10-15см на пиксель.

                                              Так что до часов не дотягивает, а вот до локализации человека вполне.

                                              P.S. У меня фотоаппарат CASIO поднимает из серии снимков разрешение в четыре раза. В комбинации с 12,5x оптическим зумом получается 25х. Зум многокадрового сверхвысокого разрешения SR Zoom. И это мыльница. CASIO EXILIM EX-ZR100

                                              P.P.S. Хотя… при больших сериях… над статичными объектами… и динамичными тоже… чем черт не шутит — Будут в DAPRA чужие документы со спутника читать — зуб даю. Еще и поисковое лингвистическое индексирование устроят по всем вместевзятым.
                                                0
                                                А не подскажете, есть ли какой десктопный софт для этого? Ну т.е. вот есть пачка снимков, скормить их этому софту и на выходе получить фото более высокого качества и разрешения.
                                                  0
                                                  Матлаб. Когда-то делал в нем это самое сверхразрешение.
                                                    +2
                                                    registax, autostakkert, deepskystaccker.
                                                    Но зависит от материала.
                                                    0
                                                    Выше дифракционного разрешения не подняться никакими обработками. Там просто нет информации. А то, что в фотоаппарате «Кассио» — это называется сверхразрешение и относится исключительно к разрешению матрицы, но не оптики.
                                                      0
                                                      Если увеличить диаметр телескопа или базу интерферометра — дифракционный предел не будет мешать. А это они фактически и делают.

                                                      А про CASIO вы не правы — разрешение матрицы совсем не причем. Фотопарат снимает 8 снимков с минимальной задержкой. Информации нет в одном снимке, а в пачке снимков информации более чем достаточно. Ведь фотончики в каждом снимке разные прилетают, из разных частей изображения. Да и параметры движения камеры извесны, осталоется только пересчитать. Извесно на какой угол меняется вектор зрения — он небольшой но влияет.
                                                        +1
                                                        Действительно, преодолеть дифракционный предел можно только увеличением апертуры или интерферометрией. Но интерферометр не может построить изображение протяженного объекта (только объекта, состоящего из конечного количества точечных источников), а апертуру телескопа увеличивать до бесконечности нельзя.
                                                        Что касается фотоаппарата — если разрешение ограничено оптикой, то никакой дополнительной информации, кроме увеличения динамического диапазона и снижения шумов, из стопки кадров получить не получится. При съемке телеобъективом (или при планетной астрофотосъемке) это еще дает возможность уменьшить влияние атмосферного дрожания. Улучшить разрешение объектива таким способом не удастся.
                                                    0
                                                    Примерно из той же серии, когда из записи на камере видеонаблюдения вытаскивают лицо человека, который где-то там далеко стоит.
                                                    +1
                                                    Интересно как они собираются при таких размерах с мусором и пылью бороться…
                                                      –2
                                                      Его солнечным ветром-то с орбиты не сдует?
                                                        0
                                                        А за что минусуете? По-моему, интересный вопрос. С такими-то габаритами. Понятное дело, что в космос не улетит, но вот поправлять орбиту может придется регулярно.
                                                          +1
                                                          Солнечным ветром не сдует. Если бы такая штука была на низкой орбите, ее бы сдувало земным ветром — напором верхней атмосферы, но на ГС-орбите ее уже практически нет.
                                                        0
                                                        Отличная новость. Самое главное, что этот глаз можно направить в любую точку, а не ждать пролета (не помню точно, но по-моему период quickbird и подобных аппаратов составляет около месяца). Вывели бы такую штуку на орбиту год назад, можно было бы чуть ли не в realtime челябинский метеорит посмотреть.
                                                          +1
                                                          немного политики. в чем разница между нашими новостями и ихними?

                                                          у них: произведено испытание… выведен на орбиту… запущен… разработан… установлен.
                                                          у нас: будет произведено… будет выведен… будет запущен… будет разработан… все будет, только когда то потом.

                                                          может я и не прав, но впечатление такое.
                                                          0
                                                          Я чего-то не понимаю.
                                                          Если он фотографирует земную поверхность — то почему «телескоп»? И зачем сравнивать его с Хабблом? Если он правда эквивалентен 20-м рефлектору, то почему им не планируют космос наблюдать?
                                                          Неладно здесь что-то.
                                                            +1
                                                            телескоп — прибор для наблюдения на больших расстояниях
                                                              0
                                                              Телескоп — прибор, сфокусированный в бесконечность.
                                                              Если считать, что поверхность Земли достаточно далеко, чтобы считать расстояние бесконечным — то этот прибор можно и на звёзды наводить тогда.
                                                              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                              +3
                                                              Это ж DARPA. Ее дело — спутники-шпионы, а не исследование Вселенной.
                                                              Да и потом — дифракционная оптика всем хороша, только потери света в ней большие. Земля хорошо освещена и это не страшно — а для астрономии это фатально.
                                                                0
                                                                > дифракционная оптика всем хороша, только потери света в ней большие.

                                                                Тогда что они называют «эффективным диаметром 20 метров»? Эффективным относительно чего?
                                                                  +1
                                                                  По-видимому, имеется в виду эффективный диаметр в смысле разрешающей способности.
                                                              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                              +1
                                                              Это что ж, линза френеля получается? Неплохо!

                                                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                              Самое читаемое