Kosmik kameralar: Kosmosdagi sun'iy yo'ldoshlarning "ko'zlari"

 Kosmik kameraning asosiy komponentlari

▲Haiyang-1 4 diapazonli CCD tasvirlagichi

Kosmik kamera odatda quyidagi qismlardan iborat:

1. Ob'ektiv: Optik tizimlar va tuzilmalardan tashkil topgan. Turli xil optik tizimlar turli xil tuzilmalarga mos keladi, masalan, sinish, sinish va aks ettirish turlari. Optik tizim odatda bir nechta optik komponentlardan, masalan, kamera oynasi, linza, oyna, filtr, prizma va boshqalardan iborat.

2. Aniqlash va qabul qilish sxemasi tizimi: Fotodetektor fotoelektrik konvertatsiya, signalni kuchaytirish, qayta ishlash, displey, saqlash va izohlash moslamalarini bajaradi va odatda fotodetektorlar, sxemalar va mexanik qisish komponentlaridan iborat.

3. Mexanik tuzilish: korpus, fokus tekisligi komponentlari, mexanik uzatish, diafragma, yorug'lik qalqoni va boshqalarni o'z ichiga oladi.

4. Issiqlikni boshqarish moslamasi: Odatda issiqlikni boshqarish qoplamasi, issiqlik izolyatsiya plyonkasi, faza o'zgarishi materiali, issiqlik trubkasi, issiqlik o'tkazuvchanlik kabeli, radiator, isitgich, haroratni boshqarish moslamasi va boshqalardan iborat. Faol issiqlikni boshqarish va passiv issiqlikni boshqarishni o'z ichiga oladi.

5. Boshqaruv va axborot protsessori: Tasvir ma'lumotlarini yig'ish, saqlash, qayta ishlash yoki kodlashni boshqaradi; plyonka tashish, fokuslash, kalibrlash, ekspozitsiyani sozlash va tasvir siljishini kompensatsiya qilish kabi turli servo tizimlarni boshqaradi; ma'lumotlarni annotatsiya qurilmasiga kiritadi; har bir komponentning ish holatini kuzatadi; va nosozlik ma'lumotlarini yer boshqaruv markaziga uzatadi.

 Kosmik kameralarning tasnifi

▲FY-3 infraqizil spektrometri

Kosmik kameralarning ko'plab turlari mavjud, masalan, razvedka kameralari, geodeziya kameralari (xaritalash kameralari deb ham ataladi) va plyonkadan axborot tashuvchisi sifatida foydalanadigan ko'p spektrli kameralar; fotoelektr detektorlaridan qabul qilgich sifatida foydalanadigan CCD kameralar, ko'p spektrli skanerlar va tasvir spektrometrlari. Bu kosmik masofaviy sensorlar birgalikda kosmik kameralar deb ataladi.

• Spektral segment bo'yicha tasniflangan

Kameralarni ultrabinafsha, ko'rinadigan yorug'lik, infraqizil, lazerli faol yoki faol kameralarga, shuningdek, panxromatik va multispektral kameralar va tasvir spektrometrlariga ajratish mumkin. Ikkinchisini spektral o'lchamlariga qarab giperspektral va giperspektral turlarga ajratish mumkin.

Hozirgi vaqtda eng keng tarqalgan tasvirlash spektrometrlari dispers va interferometrik turlardir, hozirgi tadqiqot nuqtalari esa filtr tipidagi va hisoblash turlarini o'z ichiga oladi.

▲FY-3 O'rta aniqlikdagi tasvirlash spektrometri

• Tasvirlash maqsadiga ko'ra 

Tasvirlash nishoniga asoslanib, kosmik kameralarni ikki toifaga bo'lish mumkin: hududlarni tasvirga oluvchi kameralar va tasvirni ko'rsatuvchi kameralar. Masalan, yer usti kameralari (birgalikda razvedka, xaritalash va resurs kameralari deb ataladi) va Oy, sayyoralar va Quyoshni kuzatuvchi kameralar hududlarni suratga oluvchi kameralardir, yulduz kameralari yoki yulduz sensorlari esa Quyoshdan tashqari samoviy sferadagi yulduzlarni (nuqta yorug'lik manbalari) suratga oladi.

• Aniqlash signalining manbasiga ko'ra  

Aniqlangan signal manbasiga asoslanib, kosmik kameralar ikki toifaga bo'linadi: faol va passiv. Faol masofaviy zondlash nishonni yoritish uchun ma'lum bir sun'iy ravishda yaratilgan elektromagnit nurlanish manbasidan foydalanadi va keyin nishondan aks etgan elektromagnit to'lqinlarning xususiyatlarini olish orqali nishonni aniqlaydi. Boshqa tomondan, passiv masofaviy zondlash nishonni yoritish uchun sun'iy nurlanishni talab qilmaydi, balki nishonning aks etgan yoki nurlangan elektromagnit to'lqinlarini o'lchash uchun tabiiy manbalardan (masalan, quyosh nuri, kosmik nurlanish va quyosh energiyasining yutilishi tufayli jismlar tomonidan chiqariladigan infraqizil nurlanish) foydalanadi va shu bilan masofaviy zondlash maqsadiga erishiladi.

• Foydalanish bo'yicha 

Kosmik kameralarni maqsadiga ko'ra ikki turga bo'lish mumkin. Bir turi Yerni kuzatadigan kosmik kamera bo'lib, u yer obyekti kamerasi sifatida ham tanilgan, masalan, yer nishonlarining xususiyatlarini, geologiya va relyef shakllarini o'rganish, harbiy razvedka, xaritalash va joylashishni aniqlash, meteorologik va okeanografik kuzatish va boshqalarni o'rganish uchun. Ikkinchi turi esa kosmik platformada kosmik nishonlarni qidiradigan, ushlaydigan, kuzatadigan va kuzatadigan kameradir, masalan, kosmosda samoviy kuzatish va tutib oluvchi sun'iy yo'ldoshlarni (yoki kinetik qurollarni) o'lchash va nishonga olish uchun.

 Kosmik kameralarning qo'llanilishi va amaliyoti

▲ Kosmik kameralar masofaviy zondlash sohasida keng qo'llanilgan.

Mening mamlakatimdagi birinchi kosmik kamera 1967-yilda Xitoy Kosmik Texnologiyalar Akademiyasi tomonidan ishlab chiqilgan. U 1975-yil 26-noyabrda Xitoyning birinchi qayta tiklanadigan sun'iy yo'ldoshi "Jianbing-1" bortida kosmosga uchirilgan va uch kundan keyin Yerga qaytgan. Bu mening mamlakatimni Sovet Ittifoqi va Qo'shma Shtatlardan keyin Yerni kuzatish kamerasiga ega bo'lgan uchinchi mamlakatga aylantirdi.

"Jianbing-1" kosmik optik yuklamasi - bu suratga olish uchun ishlatiladigan ko'rinadigan yorug'lik kamerasi. Uning fokus masofasi 850 mm, ma'lumotni saqlash uchun 2000 metr uzunlikdagi plyonkadan foydalanadi, plyonka kengligi 225 mm va ramka o'lchami 198 mm × 1780 mm. Kameraning yer piksel o'lchamlari 10 m ~ 5 m ga yetishi mumkin.

• Meteorologik kuzatuv sun'iy yo'ldosh kosmik kamerasi 

Xitoyning FY-1 meteorologik sun'iy yo'ldoshi okean rangini ham aniqlaydigan ko'p kanalli skanerlash radiometrini olib yuradi, uning aniqligi 1,1 km. Geostatsionar meteorologik sun'iy yo'ldosh tomonidan olib boriladigan VISSR ham optik tizimning asosiy o'qida 45° oynaga ega, ammo u sharq-g'arb skanerlashni sun'iy yo'ldosh aylanishi orqali amalga oshiradi, shimol-janub skanerlash esa shimol-janub skanerlash oynasining qadam harakati orqali amalga oshiriladi.

Xitoyning FY-2 meteorologik sun'iy yo'ldoshining ko'rinadigan va infraqizil skanerlash tasvirlagichi teleskopning bosqichma-bosqich mexanizmi yordamida shimoldan janubga skanerlashni amalga oshiradi. Ko'rinadigan va yaqin infraqizil kanallarning aniqligi 1,25 km, termal infraqizil va suv bug'i kanallarining aniqligi esa 5 km.

• Resurs kuzatuv sun'iy yo'ldosh kosmik kamerasi

1999-yilda Xitoy-Braziliya Yer resurslari sun'iy yo'ldoshi (CBERS) muvaffaqiyatli uchirildi, unda 5 diapazonli supurgi zaryadlovchi qurilma (CCD) kamerasi, 4 diapazonli infraqizil skaner va 2 diapazonli keng maydonli tasvirlash moslamasi mavjud edi. Ziyuan-1 01 sun'iy yo'ldoshi uch yildan ortiq orbitada ishladi, 113 kilometrlik skanerlash masofasi bilan va yuqori tezlikdagi real vaqt rejimida Yer ma'lumotlarini uzatish imkoniyatlariga ega bo'lib, yiliga 1 million kvadrat kilometrdan ortiq maydonni qamrab oluvchi samarali ma'lumotlarni taqdim etdi.

20 yildan ortiq rivojlanishdan so'ng, 2021-yil 26-dekabrda ZY-1 oilasi o'zining to'qqizinchi a'zosi - ZY-1 06 ni kutib oldi. Sun'iy yo'ldosh ko'rinadigan va yaqin infraqizil kameralar va giperspektral kamera bilan jihozlangan, shuningdek, yangi uzun to'lqinli infraqizil kamera qo'shildi, bu esa Yerni barcha ob-havo sharoitida kuzatish imkonini beradi. Ko'rinadigan va yaqin infraqizil kamera 2,5 metr panxromatik o'lcham va 10 metr multispektral o'lchamga ega bo'lib, ko'rinadigan va infraqizil yorug'lik o'rtasidagi yaqin infraqizil to'lqin uzunliklarini aniqlashga va kuzatilayotgan nishonlarning shakli, o'lchami va ba'zi ranglarini farqlashga qodir.

• Okean rangidagi sun'iy yo'ldosh kosmik kamerasi 

Xitoyning HY-1 sun'iy yo'ldoshi tomonidan olib borilgan okean ranglarini skaneri 10 ta kanalga, jumladan, ikkita termal infraqizil kanalga ega va 1,1 km aniqlikka ega 45° oynali kosmik kameradir. Sun'iy yo'ldoshdagi yana bir kosmik kamera - bu 250 m aniqlikka ega chiziqli CCD supurgi dizaynidan foydalangan holda to'rt diapazonli CCD kamera.

Texnologik taraqqiyotning uzluksiz rivojlanishi bilan kosmik kameralarning vaqt va fazoviy aniqliklari doimiy ravishda yaxshilanib bormoqda. Ularning optik aniqlash ko'rsatkichlari yuqori fazoviy aniqlik, yuqori spektral aniqlik va yuqori vaqt aniqliklariga yo'naltirilmoqda. Ular nishonga olishi mumkin bo'lgan nishonlar bittadan ko'pga, oddiydan murakkabga o'zgarib bormoqda va ular tobora integratsiyalashgan, yengil, aqlli va ko'p funksiyali bo'lib bormoqda. Ularning kosmik razvedka va aniqlashdagi roli tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda, integratsiyalashgan havo-kosmik operatsiyalari uchun asosiy platforma va kafolat bo'lib xizmat qilmoqda. Yangi texnologiyalarning doimiy ravishda paydo bo'lishi va aniqlash usullarining doimiy ravishda yangilanib borishi bilan kosmik kameralarning qo'llanilish istiqbollari yanada kengroq bo'lib, turli mamlakatlarda yuqori texnologiyalarni rivojlantirishning asosiy yo'nalishiga va asosiy yo'nalishiga aylanadi, deb ishoniladi.

(Adabiyotlar: Xitoy kosmik texnologiyalar akademiyasi: 21-asr uchun kosmik optik yuklarning rivojlanish tendentsiyalari; Vang Jintang va Chen Shiping: Kosmik kameralarni loyihalash va sinovdan o'tkazishga kirish)