Возможности оптики косморазведчиков

[dmdimon]

При таких расстояниях до цели диапазон перепадов высот в картинной плоскости незначителен и этот метод эту разницу практически не различит (углы вхождения лучей практически одинаковы). Хотя, пусть народ сделает (этой технологией) фото Луны, а там посмотрим какой она будет...

в таком разрезе наверное да, но тут надо подумать.
для падающего луча мы фактически получаем возможность дифференциального замера - т.е. для точечного источника можно получить значительное повышение точности по углу отклонения луча, а вот для сцены в целом надо подумать.

[Stalky]

Несколько фото на тему АРКОН из книги "Космический полет НПОЛ", 2007 год.


Надпись к фрагменту кадра внушает. А?

[zyxman]

..

Кстати к вам вопрос: допустим у нас есть несколько спутниковых телескопов на низкой орбите (300км, наклонение скажем 60), каждый с небольшой апертурой, скажем 0.25м.
И допустим, мы их можем навести одновременно на Луну и сделать снимок, но нет возможности их специально перемещать, то есть каждый из них будет в какой-то случайной точке орбиты, которую можно измерить с точностью скажем до метра.
То есть вроде как формация получается, но не очень точная.
Вопросы:
1. Матобработкой можно достичь увеличения разрешения в таком случае и насколько?
2. Что нужно сделать чтобы увеличить разрешение радикально - с какой точностью нужно располагать спутники в формации, какая должна быть формация итп?

[dmdimon]

для синтеза апертуры нужна очень высокая синхронизация при захвате либо опорные объекты для синхронизации при пост-обработке.
В описываемом вами случае мне это кажется нереальным. Посмотрите на секс с радиоастроном - а там радиодиапазон, не оптика.
Пример успешной реализации такого проекта - VLTI, разрешающий детали фотосферы звезд: http://www.eso.org/sci/facilities/paranal/telescopes/vlti/

с точки зрения обычной постобработки такая система будет не сильно отличаться от обработки серии кадров с одного спутника - минус съёмка под разными углами, что добавит головной боли.

вот хорошее представление могут дать  практические данные с VLTI по точности геометрии их системы в одном из режимов:
At medium spectral resolution (R=1500), this coherence length is of the order of 3mm, which guarantees a fringe pattern life time quite larger than half an hour with the current VLTI delay lines stability. At low resolution, with a coherence length of less than 70

[zyxman]

для синтеза апертуры нужна очень высокая синхронизация при захвате либо опорные объекты для синхронизации при пост-обработке.

Спасибо!

Я и имел в виду случай с опорными объектами.
То есть например, мы снимаем какую-то точку Луны с заведомо запредельным для данного телескопа увеличением и получаем мыло, а затем постобработкой вытягиваем картинку.
В случае Луны опорные объекты можно нарисовать на Луне лазером, или же можно последовательно переходить от одного уровня увеличения к следующему.

Вопрос в том, насколько далеко можно постобработкой выйти за пределы оптики?

PS Синхронизация при захвате тоже когда-то будет, но не на НЗО, а например в L2.
PPS На Земле такая точность геометрии как в космосе невозможна просто в принципе..

[dmdimon]

Я и имел в виду случай с опорными объектами.
То есть например, мы снимаем какую-то точку Луны с заведомо запредельным для данного телескопа увеличением и получаем мыло, а затем постобработкой вытягиваем картинку.

нет-нет.
1) "запредельное" разрешение для идеального телескопа в вакууме невозможно. там есть четкая граница, дифракционный предел, определяемый из длины волны и апертуры.
2) с опорными объектами все будет намного сложнее, я думаю, что _реально_ в описанной вами ситуации задача так не решится.
3) можно попробовать использовать для синхронизации камер опорный источник. т.е. один спутник светит на остальные расщепленным лазерным лучом, у них на борту луч проходит усиление и подсвечивает Луну, а оптика работает в полосе лазера. В такой ситуации по идее надо просто знать положение спутников и объекта съемки, а не управлять им. Но это будет дорогая и практически бессмысленная система с активной подсветкой, которая только луну и сможет снимать.

[Ded]

Я и имел в виду случай с опорными объектами.
То есть например, мы снимаем какую-то точку Луны с заведомо запредельным для данного телескопа увеличением и получаем мыло, а затем постобработкой вытягиваем картинку.

нет-нет.
1) "запредельное" разрешение для идеального телескопа в вакууме невозможно. там есть четкая граница, дифракционный предел, определяемый из длины волны и апертуры.
2) с опорными объектами все будет намного сложнее, я думаю, что _реально_ в описанной вами ситуации задача так не решится.
3) можно попробовать использовать для синхронизации камер опорный источник. т.е. один спутник светит на остальные расщепленным лазерным лучом, у них на борту луч проходит усиление и подсвечивает Луну, а оптика работает в полосе лазера. В такой ситуации по идее надо просто знать положение спутников и объекта съемки, а не управлять им. Но это будет дорогая и практически бессмысленная система с активной подсветкой, которая только луну и сможет снимать.

Эта система будет скорее всего не реализуема, поскольку точность знания координат КА намного превышает длину волны. Вопрос о раскрытии неопределенности.

[zyxman]

3) можно попробовать использовать для синхронизации камер опорный источник. т.е. один спутник светит на остальные расщепленным лазерным лучом, у них на борту луч проходит усиление и подсвечивает Луну, а оптика работает в полосе лазера. В такой ситуации по идее надо просто знать положение спутников и объекта съемки, а не управлять им. Но это будет дорогая и практически бессмысленная система с активной подсветкой, которая только луну и сможет снимать.

А если в этой системе подсвечивать не Луну, а некоторую опорную мишень в поле зрения? - Как в системах адаптивной оптики подсвечивают лазером либо вообще верхние слои атмосферы, либо некоторое облачко на орбите, а смотрят на далекие звезды..

[zyxman]

Эта система будет скорее всего не реализуема, поскольку точность знания координат КА намного превышает длину волны.

СЕЙЧАС превышает, а кто знает что будет через лет 20.

[Ded]

Эта система будет скорее всего не реализуема, поскольку точность знания координат КА намного превышает длину волны.

СЕЙЧАС превышает, а кто знает что будет через лет 20.

Не уверен, что будут принципиальные изменения. Вы посмотрите на длину волны и давайте прикинем, что можно сделать...

[ronatu]

HST diffraction limit is 0.05 arcseconds.
How much it is on Earth from 200 km above?

[dmdimon]

Эта система будет скорее всего не реализуема, поскольку точность знания координат КА намного превышает длину волны. Вопрос о раскрытии неопределенности.

в 3-м варианте идея в том, что мы все время работаем с одним и тем-же когерентным лучом - расщепляем, рассылаем по точкам, усиливаем, освещаем, принимаем отраженный, собираем в кучу. На борту "сборщика" имеем управляемые оптические линии задержни (допустим оптико-акустические), а управляются они отщепленными от все того-же луча отводками, направленными на отражатели на спутниках-ретрансляторах и полученными назад - разностью их фаз с исходящим пучком. Тогда координаты будут не важны. В "сферической в вакууме" идеальной системе работать должно )

2 Zyxman - в адаптивной оптике совсем про другое, но наличие в поле зрения известного опорного объекта может помочь всяким итерационным алгоритмам синтеза изображения.

[dmdimon]

HST diffraction limit is 0.05 arcseconds.
How much it is on Earth from 200 km above?

0.0485 метра

[ronatu]

HST diffraction limit is 0.05 arcseconds.
How much it is on Earth from 200 km above?

0.0485 метра

No more questions. :wink:

[zyxman]

в 3-м варианте идея в том, что мы все время работаем с одним и тем-же когерентным лучом - расщепляем, рассылаем по точкам, усиливаем, освещаем, принимаем отраженный, собираем в кучу. На борту "сборщика" имеем управляемые оптические линии задержни (допустим оптико-акустические), а управляются они отщепленными от все того-же луча отводками, направленными на отражатели на спутниках-ретрансляторах и полученными назад - разностью их фаз с исходящим пучком. Тогда координаты будут не важны. В "сферической в вакууме" идеальной системе работать должно )

Спасибо, тут понятно.
Есть правда один вопрос: а принципиально ли чтобы отражающие элементы зеркала находились на одной эллиптической поверхности - можно ли их разместить скажем на плоскости, но повернув под нужными углами получить зеркало эквивалентное эллиптическому?

2 Zyxman - в адаптивной оптике совсем про другое, но наличие в поле зрения известного опорного объекта может помочь всяким итерационным алгоритмам синтеза изображения.

Второй вопрос: а что если у нас зеркало "дышит", то есть его части колеблются проходя над точками идеальной поверхности - мы же можем по опорному объекту определить, какие точки в данном кадре находятся где нужно и вычислительно убрать шум от находящихся где не надо?

[Ded]

Эта система будет скорее всего не реализуема, поскольку точность знания координат КА намного превышает длину волны. Вопрос о раскрытии неопределенности.

в 3-м варианте идея в том, что мы все время работаем с одним и тем-же когерентным лучом - расщепляем, рассылаем по точкам, усиливаем, освещаем, принимаем отраженный, собираем в кучу. На борту "сборщика" имеем управляемые оптические линии задержни (допустим оптико-акустические), а управляются они отщепленными от все того-же луча отводками, направленными на отражатели на спутниках-ретрансляторах и полученными назад - разностью их фаз с исходящим пучком. Тогда координаты будут не важны. В "сферической в вакууме" идеальной системе работать должно )

2 Zyxman - в адаптивной оптике совсем про другое, но наличие в поле зрения известного опорного объекта может помочь всяким итерационным алгоритмам синтеза изображения.

Вы сами верите (подразумевается понимаете) в то, что написали?

Еще раз. Расскажите о раскрытии неопределенности.

[zyxman]

Вы сами верите (подразумевается понимаете) в то, что написали?

Вообще-то адаптивная оптика на больших земных телескопах именно так как dmdimon написал и работает. Если интересно, можно поискать хорошее объяснение - это не секретная информация.
Да, и насколько я понимаю, без адаптивной оптики нет смысла делать наземных телескопов более 2метров - уже просто разрешающая способность перестает расти даже в самом лучшем астроклимате.

Только у больших земных телескопов нестабильный элемент так называемая атмосферная линза (которая меняется с частотой ЕМНИП порядка 100Гц), и там именно что неопределенность этой самой атмосферной линзы измеряется по искажению изображения опорного источника.
А в обсуждаемом сферическом случае в вакууме нестабильным элементом будет положение частей оптической системы.

[dmdimon]

Еще раз. Расскажите о раскрытии неопределенности.

ну попробую. Во-первых - которая из неопределенностей вас интересует?
Я вижу две:
1) неопределенность по геометрии системы. Фокус в том, что она кажущаяся. В описанной ситуации важна только неопределенность фазы приходящих сигналов, а в описанной системе (ну несколько более сложной, но принципиально такой) ее не будет. т.е. в некоем пространстве, где координатами являются фазы, неопределенности нет.
2) неопределенность при обработке результатов интерферометрических наблюдений. Повторюсь - есть итерационные алгоритмы. Посмотрите на результаты того-же VLTI - фактически когда у них речь идет про результаты AMBER - это и есть результаты с описанной мной системы, только для объекта на бесконечности, без подсветки и подстройки линий задержки.
У меня сейчас нет ничего наглядного по реконструкции интерферометрии, но есть очень наглядная демка для матлаба с итерационным устранением турбулентности (volod, спасибо еще раз за статью)
http://pixel.kyb.tuebingen.mpg.de/obd/

[dmdimon]

а принципиально ли чтобы отражающие элементы зеркала...

поищите в интернете про сегментированные зеркала телескопов и стабилизацию формы зеркал, там масса вариантов, критериев оптимизации и методов. Это не совсем моя область - то-есть я представляю, что там творится, но профессионалом не являюсь.

[Stalky]

Да, и насколько я понимаю, без адаптивной оптики нет смысла делать наземных телескопов более 2метров - уже просто разрешающая способность перестает расти даже в самом лучшем астроклимате.

Все астрономы - урожденные дауны? Вы ровно об этом пишете.
Вообще-то ИМХО  они прекрасно осведомлены о проблемах искажений на атмосферной турбулентности (с точки зрения пространственного разрешения с телескопами больше 20 сантиметров в диаметре можно и не париться), тем не менее все строят и строят большие (диаметром 6-8 метров) телескопы. Ну точно - дурни.

Или же им просто хочеться заглянуть как можно дальше?
С такой точки зрения не пытались посмотреть?