Jakie wyzwania ograniczają rozdzielczość aparatów cyfrowych do lotów kosmicznych?

Czytałem o misji Juno NASA i natknąłem się na artykuł Wikipedii o JunoCam , który jest wbudowaną kamerą światła widzialnego Juno.

W artykule wspomniano, że rozdzielczość czujnika wynosi 1200 x 1600 pikseli, co wychodzi nieco poniżej 2MP.

Oczywiście wysłanie dowolnej kamery w kosmos i ustanowienie stabilnej orbity wokół Jowisza to nie lada wyczyn - ale widząc, jak Juno wystartował w 2011 roku, dlaczego rozdzielczość czujnika JunoCam jest tak niska?

Zakładam - może zbyt optymistycznie - że zmiany konstrukcyjne, takie jak wybór czujnika, zostaną sfinalizowane na 4-5 lat przed uruchomieniem. W latach 2006-2007 podstawowe DLSR konsumenckie często posiadały czujniki 10 MP.

Gruntownie;

• Czy trudniej jest zahartować czujnik o wyższej rozdzielczości przed zagrożeniami w kosmosie?

• Jeśli nie, to z jakich powodów NASA mogłaby uniknąć używania czujników o wyższej rozdzielczości?

W przypadku misji kosmicznych istnieje jeden nadrzędny wymóg: niezawodność. Ogólnie rzecz biorąc, preferowane części NASA są dość mocne, ponieważ nadrzędna potrzeba dotyczy dojrzałej, dobrze zrozumiałej technologii. Najnowocześniejsza technologia, która nie działa, jest niezadowolona w tych okolicznościach. 10-letnie czujniki obrazu są zgodne z oczekiwaniami.

Dodatkowo, jeśli przeczytasz połączony artykuł JunoCam, zobaczysz (drugi akapit, pierwsze zdanie), że prędkości przesyłania danych są dość wolne, rzędu 40 MB na 11 dni. Zwiększenie rozmiaru obrazu zmniejsza liczbę zdjęć, które można uzyskać, i spodziewam się, że wiele wysiłku włożono w określenie kompromisu między liczbą obrazów a rozdzielczością obrazu.

Ze względu na swoją wartość NASA dąży do poprawy szybkości przesyłania danych dla swoich programów, ale ograniczona moc i duże odległości sprawiają, że jest to nietrywialny problem. Misja LADEE kilka lat temu obejmowała LLCD (Lunar Laser Communication Demonstrator), który działał całkiem dobrze, co jest bardzo obiecujące (granica komunikacji optycznej 1 bit / foton w odbiorniku), więc przyszłe misje mogą być w stanie wykonać o wiele lepiej.

Wydaje się, że masz wrażenie, że jakość zdjęć wykonanych w przestrzeni kosmicznej jest ograniczona przez rozdzielczość czujnika, co nie jest prawdą. Równie ważne są czułość czujnika, która pogarsza się wraz ze wzrostem liczby pikseli oraz wytrzymałość układu optycznego.

Mówiąc najprościej, jeśli wyślesz 10-megapikselową kamerę DLSR na Jowisza, nie będzie on w stanie odpowiednio ustawić ostrości (lub wcale) po wibracjach, jakich doświadczył podczas uruchamiania do punktu, w którym rzeczywista rozdzielczość czujnika nie miałaby znaczenia. Ponadto nie będzie wystarczającej ilości światła, aby robić zdjęcia wysokiej jakości.

Pomyśl więcej niż 10 lat przed premierą. Po zaprojektowaniu zaprojektowano - zmiana komponentów jest głównym czynnikiem ryzyka i jest mało prawdopodobne, aby tego chciała. Ogromna ilość tego czasu zostanie poświęcona na testowanie.

Taki jest urok małych, pół jednorazowych satelitów z tanimi wyrzutniami, które wchodzą na orbitę Ziemi - jeśli ją zgubisz, nie jest to taka wielka sprawa. Jednak przy ogromnych inwestycjach w pieniądze i czas dostarczania tego do Jowisza, zwiększanie ryzyka nie jest ogólnie rzeczą dobrą.

Ponadto dyfrakcja na otworze optycznym ogranicza użyteczny rozmiar piksela fizycznego do stosunkowo dużej wartości. Szczegóły są warte kilku minut badań w Internecie, ponieważ ograniczają również efektywną rozdzielczość możliwą przy drobnym skoku pikseli typowym dla aparatów cyfrowych, w tym lustrzanek cyfrowych.

Należy wziąć pod uwagę szybkość transmisji danych. Odsyłanie zbieranych obrazów kosztuje czas i energię baterii.

Na twoje pierwsze pytanie: Tak: Ochrona mikroelektroniki przed twardym promieniowaniem będzie znacznie trudniejsza, ponieważ zmniejszysz rozmiar piksela i zwiększysz jego podatność na promieniowanie jonizujące.