Космостук камералар: Космостогу спутниктердин "көздөрү"

 Космостук камеранын негизги компоненттери

▲Haiyang-1 4 тилкелүү CCD сүрөт тартуучу аппараты

Космостук камера, адатта, төмөнкү бөлүктөрдөн турат:

1. Объектив: Оптикалык системалардан жана түзүлүштөрдөн турат. Оптикалык системалардын ар кандай түрлөрү ар кандай түзүлүштөргө туура келет, мисалы, сынуу, сынуу жана чагылдыруу түрлөрү. Оптикалык система, адатта, бир нече оптикалык компоненттерден турат, мисалы, камеранын терезеси, линза, күзгү, чыпка, призма ж.б.

2. Аныктоо жана кабыл алуу схема системасы: Фотодетектор фотоэлектрдик конвертацияны, сигналды күчөтүүнү, иштетүүнү, көрсөтүүнү, сактоону жана аннотациялоону аткарат жана жалпысынан фотодетекторлордон, схемалардан жана механикалык кысуучу компоненттерден турат.

3. Механикалык түзүлүш: корпус, фокустук тегиздик компоненттери, механикалык берүү, диафрагма, жарык коргоочу ж.б.

4. Жылуулук башкаруу түзүлүшү: Жалпысынан жылуулук башкаруу каптамасынан, жылуулук изоляциялоочу пленкадан, фаза алмашуу материалынан, жылуулук түтүгүнөн, жылуулук өткөргүч кабелден, радиатордон, жылыткычтан, температураны жөнгө салгычтан ж.б. турат. Активдүү жылуулук башкаруусун жана пассивдүү жылуулук башкаруусун камтыйт.

5. Башкаруу жана маалыматты иштетүүчү: Сүрөт маалыматтарын алууну, сактоону, иштетүүнү же коддоону башкарат; пленканы ташуу, фокустоо, калибрлөө, экспозицияны жөндөө жана сүрөттүн жылышынын компенсациясы сыяктуу ар кандай серво системаларды башкарат; маалыматтарды аннотация түзмөгүнө киргизет; ар бир компоненттин иштөө абалын көзөмөлдөйт; жана ката жөнүндө маалыматты жердеги башкаруу борборуна жөнөтөт.

 Космостук камералардын классификациясы

▲FY-3 инфракызыл спектрометри

Космостук камералардын көптөгөн түрлөрү бар, мисалы, чалгындоо камералары, геодезиялык камералар (картографиялык камералар деп да аталат) жана маалымат алып жүрүүчү катары пленканы колдонгон көп спектрлүү камералар; фотоэлектрдик детекторлорду кабыл алгыч катары колдонгон CCD камералары, көп спектрлүү сканерлер жана сүрөт спектрометрлери. Бул космостук аралыктан башкаруу сенсорлору жалпысынан космостук камералар деп аталат.

• Спектрдик сегмент боюнча классификацияланган

Камералар ультрафиолет, көрүнгөн жарык, инфракызыл, лазердик активдүү же активдүү камералар, ошондой эле панхроматикалык жана мультиспектралдык камералар жана сүрөт тартуу спектрометрлери деп бөлүнүшү мүмкүн. Акыркыларын спектрдик чечилишине жараша гиперспектралдык жана гиперспектралдык түрлөргө бөлүүгө болот.

Учурда эң кеңири таралган сүрөт тартуу спектрометрлери дисперсиялык жана интерферометриялык түрлөрү болуп саналат, ал эми учурдагы изилдөөлөрдүн активдүү чекиттерине чыпкалоочу жана эсептөөчү түрлөрү кирет.

▲FY-3 Орточо чечилиштеги сүрөткө тартуу спектрометри

• Сүрөткө тартуу максатына ылайык 

Сүрөткө тартуу максатына жараша, космостук камераларды эки категорияга бөлүүгө болот: аймактарды сүрөткө тартуучу камералар жана чекиттерди сүрөткө тартуучу камералар. Мисалы, жердеги камералар (жалпысынан чалгындоо, картага түшүрүү жана ресурстук камералар деп аталат) жана айды, планеталарды жана күндү байкаган камералар аймактарды сүрөткө тартуучу камералар болуп саналат, ал эми жылдыз камералары же жылдыз сенсорлору күндөн башка асман сферасындагы жылдыздарды (чектүү жарык булактарын) сүрөткө тартышат.

• Аныктоо сигналынын булагына ылайык  

Аныкталган сигналдын булагына жараша, космостук камералар эки категорияга бөлүнөт: активдүү жана пассивдүү. Активдүү аралыктан зонддоо бутаны жарыктандыруу үчүн жасалма жол менен түзүлгөн электромагниттик нурлануу булагын колдонот, андан кийин бутаны чагылдырылган электромагниттик толкундардын мүнөздөмөлөрүн алуу менен аныктайт. Ал эми пассивдүү аралыктан зонддоо бутаны жарыктандыруу үчүн жасалма нурланууну талап кылбайт, бирок бутанын чагылган же нурланган электромагниттик толкундарын өлчөө үчүн табигый булактарды (мисалы, күн нуру, космостук нурлануу жана күн энергиясын сиңирүүдөн улам объектилер чыгарган инфракызыл нурлануу) колдонот, ошентип аралыктан зонддоонун максатына жетишилет.

• Колдонуу боюнча 

Космостук камераларды максатына жараша эки түргө бөлүүгө болот. Бир түрү - Жерди байкаган космостук камера, ал ошондой эле жердеги объектилердин камерасы деп да аталат, мисалы, жердеги буталардын мүнөздөмөлөрүн, геологияны жана жер формаларын изилдөө, аскердик чалгындоо, картага түшүрүү жана позициялоо, метеорологиялык жана океанографиялык байкоо ж.б. үчүн. Экинчи түрү - космостук платформадагы космостук буталарды издөө, тартуу, көзөмөлдөө жана көзөмөлдөө, мисалы, космостогу асман байкоосу жана кармоочу спутниктерди (же кинетикалык куралдарды) өлчөө жана багыттоо үчүн.

 Космостук камералардын колдонулушу жана практикасы

▲ Космостук камералар алыстан зонддоо тармагында кеңири колдонулуп келет.

Менин өлкөмдөгү биринчи космостук камера 1967-жылы Кытайдын Космостук технологиялар академиясы тарабынан иштелип чыккан. Ал 1975-жылы 26-ноябрда Кытайдын биринчи калыбына келтирилүүчү спутниги "Цзяньбин-1" менен космоско учурулуп, үч күндөн кийин Жерге кайтып келген. Бул менин өлкөмдү Советтер Союзу менен Америка Кошмо Штаттарынан кийинки Жерди байкоо камерасына ээ болгон үчүнчү өлкө кылды.

"Цзяньбин-1" космостук оптикалык жүктөөчү камерасы - бул сүрөттөрдү тартуу үчүн колдонулган көрүнүүчү жарык камерасы. Анын фокустук аралыгы 850 мм, маалыматты сактоо үчүн 2000 м узундуктагы пленканы колдонот, пленканын туурасы 225 мм жана кадрдын өлчөмү 198 мм × 1780 мм. Камеранын жердеги пикселдик чечилиши 10 м ~ 5 м чейин жетиши мүмкүн.

• Метеорологиялык байкоо жүргүзүүчү спутниктик космостук камера 

Кытайдын FY-1 метеорологиялык спутниги океандын түсүн да аныктаган көп каналдуу сканерлөөчү радиометрди алып жүрөт, анын чечилиши 1,1 км. Геостационардык метеорологиялык спутник тарабынан алып жүрүлгөн VISSR оптикалык системанын негизги огунда 45° күзгүгө ээ, бирок ал чыгыш-батыш сканерлөөсүн спутниктин айлануусу аркылуу ишке ашырат, ал эми түндүк-түштүк сканерлөөсү түндүк-түштүк сканерлөөчү күзгүнүн кадамдык кыймылы аркылуу ишке ашат.

Кытайдын FY-2 метеорологиялык спутнигинин көрүнүүчү жана инфракызыл сканерлөөчү сүрөт тартуучу аппараты телескоптун баскычтуу механизмин колдонуу менен түндүк-түштүктү сканерлөөнү ишке ашырат. Көрүнүүчү жана жакын инфракызыл каналдардын чечилиши 1,25 км, ал эми жылуулук инфракызыл жана суу буусу каналдарынын чечилиши 5 км.

• Ресурстук байкоо жүргүзүүчү спутниктик космостук камера

1999-жылы Кытай-Бразилия Жер ресурстары спутниги (CBERS) ийгиликтүү учурулган, анын курамында 5 тилкелүү шыпыргы менен заряддалган түзүлүш (CCD) камерасы, 4 тилкелүү инфракызыл сканер жана 2 тилкелүү кең талаалуу сүрөт тартуучу аппарат болгон. Ziyuan-1 01 спутниги орбитада үч жылдан ашык убакыт бою иштеп, 113 километр сканерлөө аралыгы менен Жердеги маалыматтарды жогорку ылдамдыкта реалдуу убакытта берүү мүмкүнчүлүгүнө ээ болуп, жылына 1 миллион чарчы километрден ашык аянтты камтыган натыйжалуу маалыматтарды берген.

20 жылдан ашык убакыттан бери иштеп чыгуудан кийин, 2021-жылдын 26-декабрында ZY-1 үй-бүлөсү тогузунчу мүчөсүн — ZY-1 06ны тосуп алды. Спутник көрүнүүчү жана жакын инфракызыл камералар жана гиперспектралдык камера менен жабдылган, ошондой эле жаңы узун толкундуу инфракызыл камера кошулуп, Жерди бардык аба ырайында байкоого мүмкүндүк берет. Көрүнүүчү жана жакын инфракызыл камера 2,5 метр панхроматикалык чечилишке жана 10 метр мультиспектралдык чечилишке ээ, ал көрүнүүчү жана инфракызыл жарыктын ортосундагы жакын инфракызыл толкун узундуктарын аныктоого жана көзөмөлдөнгөн буталардын формасын, өлчөмүн жана кээ бир түстөрүн айырмалоого жөндөмдүү.

• Океан түстүү спутниктик космостук камера 

Кытайдын HY-1 спутниги менен жүктөлгөн океан түсүнүн сканери - бул 10 каналдуу, анын ичинде эки жылуулук инфракызыл каналы бар жана чечилиши 1,1 км болгон 45° күзгү менен сканерлөөчү космостук камера. Спутниктеги дагы бир космостук камера - бул сызыктуу CCD түртүүчү шыпыргы дизайны колдонулган, чечилиши 250 м болгон төрт тилкелүү CCD камера.

Технологиялык өнүгүүлөрдүн үзгүлтүксүздүгү менен космостук камералардын убакыттык жана мейкиндик чечилиштери тынымсыз жакшырып баратат. Алардын оптикалык аныктоо көрсөткүчтөрү жогорку мейкиндик чечилишке, жогорку спектрдик чечилишке жана жогорку убакыттык чечилишке карай өнүгүп жатат. Алар бутага ала турган буталар бирден көпкө, жөнөкөйдөн татаалга өзгөрүп жатат жана алар барган сайын интеграцияланган, жеңил, акылдуу жана көп функциялуу болуп баратат. Алардын космостук чалгындоодогу жана аныктоодогу ролу барган сайын маанилүү болуп, интеграцияланган аба-космостук операциялар үчүн фундаменталдык платформа жана кепилдик катары кызмат кылууда. Жаңы технологиялардын тынымсыз пайда болушу жана аныктоо ыкмаларынын тынымсыз жаңыртылышы менен космостук камераларды колдонуу келечеги ого бетер кеңейип, ар кайсы өлкөлөрдө жогорку технологиялык өнүгүүнүн негизги багытына айланат деп ишенишет.

(Шилтемелер: Кытайдын космостук технологиялар академиясы: 21-кылымдагы космостук оптикалык жүктөмдөрдүн өнүгүү тенденциялары; Ван Цзиньтан жана Чен Шипин: Космостук камераларды долбоорлоого жана сыноого киришүү)