Обсуждение космических программ
8,792,621 39,579
 

  Danila96 ( Слушатель )
16 янв 2019 04:02:12

Вопрос

новая дискуссия Дискуссия  1.646

Вопрос к более знающим товарищам.
Я смотрю, на смартфонах уже ставят камеры по 12-16 мегапикселей.
То есть по факту на рынке уже есть дешевые фотоаппараты с качественной съемкой.
Так и просится - запустить на орбиту 100500 кубсатов с такими камерами, вместо дорогущих "ла-кросс"-ов.
Но поскольку такого пока что не наблюдается, видимо есть еще какие-то требования к фотоаппарату спутника.
Я прав?
Если да, то какие специфические требования?
  • -0.01 / 2
  • АУ
ОТВЕТЫ (55)
 
 
  vsvor ( Слушатель )
16 янв 2019 05:13:20

С одной стороны, спутники со смартфонами уже запускали (гугель по слову PhoneSat), и какое-то время они работают (правда, гарантировать длительную работоспособность трудно). С другой - дело же не в мегапикселях, а в оптике. Причем, ЧСХ, обычная камера не подходит для качественной съемки с низкой орбиты, даже если присобачить ее к трубе Keyhole. Оносительная скорость - первая космическая. Так что при выдержке 1/1000 все равно объект смещается на 8 м. А если надо хотя бы 50 см, что тогда? Тогда - либо сканируем одну строку, а картинку получаем за счет смещения по орбите, либо пьезоэлектрическими хренями смещаем матрицу во время экспозиции, чтобы картинка не размазывалась.
  • +0.31 / 20
  • АУ
 
 
  adolfus ( Слушатель )
16 янв 2019 18:27:50

Смещение изображения на матрице будет во столько раз меньше, во сколько фокусное расстояние будет меньше расстояния до объекта. Для телескопа с f=3м при высоте 260 км смещение будет всего 100 микрон. В некоторых спутниках это устраняется удержанием изображения на матрице с помощью медленного поворота по тангажу.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
  Luddit ( Слушатель )
16 янв 2019 18:51:26

Для самолетов был еще такой способ, как мотание (во время экспозиции) пленки назад со скоростью полетаУлыбающийся
  • +0.01 / 1
  • АУ
 
  mse ( Слушатель )
16 янв 2019 09:43:42

12-16Мп, это не гарантия "качественной съёмки".
  • +0.13 / 8
  • АУ
 
 
  Danila96 ( Слушатель )
16 янв 2019 09:51:20

Ну так я и указал что это дешманский смартфон. В пределах 200 у.е. уже такие находятся.
То есть повысить цену на один-два порядка - и получаем очень качественные аппараты, и алга "рой спутников-шпионов".
Все равно будет заметно дешевле миллиарда, и время просмотра нужного района приближенное к круглосуточному.
  • -0.01 / 2
  • АУ
 
 
 
  mse ( Слушатель )
16 янв 2019 11:18:29

Ну а что вы увидите тем смартфоном? Без оптики за 100500, без системы наведения и слежения. Без связной аппаратуры. В конце концов, получаем ,в лучшем случае, кубический метр, весом в 100кг, вокруг смартфона за 200 баксофф. У чом профит?
  • +0.06 / 4
  • АУ
 
 
 
  caSmith ( Слушатель )
16 янв 2019 11:37:20

Возьмите ваш крутой смартфон. выберите цель на расстоянии 150 км и сфотографируйте. ну а потом на этой фотографии рассмотрите подробности хоть какие-нибудь. 
  • +0.07 / 4
  • АУ
 
 
 
  normalized_ ( Слушатель )
16 янв 2019 12:26:10

15 мегапикселей это примерно с высоты 300 км получится разрешение порядка 50 метров (без оптических и других ухищрений).

А, например, вот эти спутники Dove-1, Dove-2 - (88 выводились индийскими  PSLV-C37 , PSLV-C40, 28 российской  Soyuz-2.1a, и американской Таурс) имеют массу 4-5,8 килограмм, с разрешением 3-5 метра, и может передавать видео HD.
Срок жизни на низкой орбите  относительно небольшой 3 года



Серия из 6 спутников "Канопус-В" (два из которых запущены перед новым годом) имеют массу 450 кг и  разрешение 2 метра



Author Vitaly V. Kuzmin



Подробней:
"Американская история "ДЗЗ" (2017)
https://zelenyikot.l…12284.html
  • +0.21 / 13
  • АУ
 
 
 
 
  Danila96 ( Слушатель )
16 янв 2019 12:32:33

Благодарю, теперь стало понятно что камера на 15 мп это ни о чем, нужна камера, как минимум, на порядок с выше разрешающей способностью.
  • -0.03 / 3
  • АУ
 
 
 
 
 
  normalized_ ( Слушатель )
16 янв 2019 12:46:14

Человеческие глаза имеют подобное разрешение , но даже такой камерой можно использовать технику "микродрожаний" и разрешение увеличивается. И другие ухищрения. (Мегапиксели не единственная хар-ка оптической системы влияющая на разрешения, еще фокусное расстояние и угол-обзора или связанный с ними размер матрицы, и др.)
  • +0.12 / 8
  • АУ
 
 
 
 
 
  mse ( Слушатель )
16 янв 2019 13:58:21

Да сама по себе разрешающая способность, это фигня. Пусть будет 5Мп или, даже, 3Мп. Но с оптикой и механикой, которая позволит получить полноценные мегапикселы, а не унылое мыло.
  • +0.08 / 6
  • АУ
 
 
 
 
 
 
  TAU ( Слушатель )
19 янв 2019 12:02:46

Давайте я все же проще попробую и точнее пояснить: высота орбиты спутника минимум 200 километров. Чтобы снимать с подобной высоты, нужен объектив-труба. Длинный. Например, несколько метров. Как телескоп, но направленный не вверх, а вниз ) . Чтобы еще качество было приемлемым - диаметр этого объектива тоже должен быть большим. Например, полметра. Профессиональные фотокамеры видели? Ну вот.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  сапёрный танк ( Слушатель )
20 янв 2019 00:58:17

     У "Кихоула" КН-9 фокусное расстояние полтора метра. И объектив порядка полуметра.
  • +0.05 / 6
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
  oleg27 ( Слушатель )
20 янв 2019 04:05:48

 Неааа, первое фокусное там больше 30 метров. 
  • +0.03 / 2
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  сапёрный танк ( Слушатель )
20 янв 2019 11:31:04

     У какого? Их как бы СИЛЬНО больше одного типа. И оптические системы у них отличаются очень сильно. Я привёл то, что нашлось по КН-9. У всех "Замочных скважин" до него или такое же или меньше. Отсюда.
  • +0.09 / 8
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  matseiv
  • Загрузить
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  matseiv
  • Загрузить
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  matseiv
  • Загрузить
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  oleg27
  • Загрузить
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  oleg27
  • Загрузить
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  ILPetr
  • Загрузить
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  oleg27
  • Загрузить
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  ILPetr
  • Загрузить
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  matseiv
  • Загрузить
 
 
 
  Игорь_ ( Слушатель )
16 янв 2019 14:09:17

Насколько я помню были такие попытки студентов. Камера обычного телефона или фотика (точно уж не помню) прожила около получаса. Радиация и вакуум быстренько упокоили нежную электронику.
  • 0.00 / 2
  • АУ
 
  ILPetr ( Слушатель )
18 янв 2019 21:29:37

Объектив и система "позиционирования" - при экспозиции 1/1000 с земной орбиты объект на Земле сместится на 8 метров. Фото с разрешением 0,5×8 метров мало кому полезно. 
  • +0.02 / 2
  • АУ
 
 
  caSmith ( Слушатель )
18 янв 2019 21:37:30

земные орбиты - они такие разные бывают...
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
  ILPetr ( Слушатель )
18 янв 2019 21:59:38

В общем да, но видовая разведка делается с низких орбит со скоростью около 8 км/с. Веселый 
  • +0.02 / 2
  • АУ
 
 
 
 
  НАлЕ ( Слушатель )
18 янв 2019 22:14:00

И шо?Непонимающий
  • +0.03 / 1
  • АУ
 
 
 
 
 
  ILPetr ( Слушатель )
19 янв 2019 08:53:28

Шо нужна система компенсации движения фотографируемого объекта во время экспозиции.
  • +0.04 / 3
  • АУ
 
 
 
 
 
 
  slavae ( Слушатель )
19 янв 2019 09:12:58

Да нет же, все пишущие упирают на то, что сама камера пролетит много за время фотографирования. При этом на расстоянии 200км это будет такой мизерный угол..
  • +0.01 / 3
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  ILPetr ( Слушатель )
19 янв 2019 10:05:57

Арифметика проста - при орбитальной скорости 8 км/с за время экспозиции 1/1000 секунды космический аппарат пролетит 8 метров. При наблюдении с аппарата это будет выглядеть как смещение поверхности Земли на те же 8 метров. Если Вы хотите получить разрешение лучше пары-тройки десятков метров на пиксель, то это смещение нужно компенсировать. Из-за того, что угол действительно мизерный, а в его пределах нужно быстро и точно оперировать механическими устройствами - требуется прецизионная механика, которая ни разу не человеколюбива по ценам. 
Во "взрослых" спутниках фоторазведки такое смещение компенсируется электроникой, в ПЗС матрице накопленные фотозаряды "перекачиваются" из строки в строку со скоростью движения космического аппарата, при этом накопление фотозарядов продолжается. Если использовать вышеприведенные цифры, то "взрослая" ПЗС матрица для разрешения 0,5 метра имеет 16 строк и работает следующим образом: на первую строку за счет орбитального движения КА попала некая точка земной поверхности, в течении 1/16000 секунды первая строка накапливала фотозаряд от этой точки и "перекачала" его в элемент второй строки, далее вторая строка в течении 1/16000 секунды накапливала фотозаряд от уже "сместившейся" за счет орбитального движения земной точки и "перекачала" его третьей строке, и так до последней строки из которой заряд считывается как пиксель картинки. Понятно, что шаг с которым расположены строки тоже не случайный, а точно подобранный для синхронизации. Получается так, что по "взрослой" ПЗС матрице как бы пробегает волна фотофиксации со скоростью самого КА, что компенсирует движение КА относительно поверхности Земли. Реализовать подобное решение на "бытовых" фотоматрицах невозможно, поэтому только механика.
  • +0.24 / 13
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
  matseiv ( Слушатель )
19 янв 2019 14:02:25

С чего вы взяли. что там выдержка 1/1000, а не к примеру 1/10000?
Там используют штучные матрицы с гигантским размером пикселя, для которых ИСО 100000 совершенно не влияет на качество картинки плюс электронная и оптическая стабилизация картинки
  • +0.03 / 1
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  ILPetr ( Слушатель )
19 янв 2019 16:16:49

Я более объяснял почему на бытовых матрицах с самыми матерыми бытовыми телеобъективами (в концепции кубосатов) ничего достойного не выйдет. Улыбающийся 
Для Ресурса-ДК1 с однометровым разрешением пиксель в матрице 9×9 мкм. Это больше, чем у бытовухи, но не на порядок и не гигантский. И сделать их гигантскими невозможно - далее вынужденное решение между размером пикселя, т.е. чувствительностью и количеством пикселей, т.е. разрешением. 
  • +0.04 / 3
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  Alexxey ( Слушатель )
19 янв 2019 10:31:06

Радиус Земли ~6400 км. Радиус 200 км орбиты всего-то на 3% больше. На километр пути камеры по орбите, её проекция на поверхности прочертит 970 м, сильно полегчает?
  • +0.04 / 2
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  matseiv ( Слушатель )
19 янв 2019 14:07:13

Там будет гигантский сдвиг ибо полоса захвата в лучшем случае пара километров.
При фокусном расстоянии обЪектива в 50 метров (Хаббл), что примерно соответствет увеличения для человеческого глаза в 200 раз, съемка будет производится с высоты эквивалентной в 1,5 км высоты для глаза  на скорости в 8 км/сек, тоесть в 30 раз быстрее полета обычного пас. лайнера.
Сдвиг компенсируется системой стабилизации и точного гидирования телескопа по конкретному обЪекту, точно также, как это сделано в земных телескопах при съемке тусклых небесных объектов. для которых нужна выдержка порой в пару часов
  • +0.04 / 2
  • АУ
 
 
  normalized_ ( Слушатель )
19 янв 2019 11:00:42

В этом трэде прикидывал разрешение 16 мегапикселей камеры сматрфона на высоте 300 км (оптический зум из 7 линз 2x) , получилось 50 метров земной поверхности на пиксель (без зума 100 метров)
Так что париться из-за 8 метров, без улучшения оптической системы пока не имеет смысла. 
  • +0.15 / 9
  • АУ
 
 
 
  matseiv ( Слушатель )
19 янв 2019 13:54:20

Что вы несете? Причем тут пиксели до разрешающей способности?
До поставьте вы хоть гигапиксельную матрицу. без уникального светосильного обЪектива с десятком метров фокусного расстояния и с микронной юстировкою вы ничего не увидите.
Если реальное разрешение объектива смартфона в пересчете 2 мегапиксели. то от того. что вы засунете под него 48 пиксельную матрицу разрешение больше двух не станет.
В Хаббле и военных спутниках-шпионах на матрицу направляют картинку с телескопа с главным зеркалом в 2,5 метра диаметром. В коммерческих - зеркало диаметром в метр.
  • +0.04 / 2
  • АУ
 
 
 
  matseiv ( Слушатель )
19 янв 2019 13:58:34

Глупость написали. Объектив смартфона не дает больше реальных 2 мегапикселей (в пересчете линий на мм). Тоесть на 8 пикселях будет один и тот же пиксель. А учитывая очень маленькую его светосилу придется ставить очень длинную выдержку (что тут же полностью смажет картинку) или задирать ИСО , что при миниатюрном размере матрицы с кучей пикселей - приведет к адским шумам - и в результате вы ничего не увидите.
  • +0.05 / 6
  • АУ
 
 
 
 
  normalized_ ( Слушатель )
19 янв 2019 14:18:00

Сейчас посмотрим кто.

О какой модели Вы пишите? 

Почему объектив не дает столько "реальных  мегапикселей"?

В чем меряете светосилу?

Какую придется ставить выдержку для фотографирования освещенной поверхности ЗемлиБъющийся об стену
При нормальной выдержке не смазывает ничего.


До каких значений?

"адские" - это в каких единицах и сколько?
  • +0.18 / 13
  • АУ
 
 
 
 
 
  matseiv ( Слушатель )
19 янв 2019 14:25:42

Детский сад

Для матрицы мыльницы в 1/2,5 размером в 5мм по диагонали (в смартах еще меньше при меньшем диаметре пикселя) ад начинается уже с ИСО200. в смартах включается автоматом шумодав и мылит все мелкие детали. Посмотрите фото смарта , сделанное вечером в помещении - деталей практически нет - одна пластмасса
Для матрицы кропа 1.6 (в простых зеркалках) ад начинается с ИСО 800, для полнокадровых матриц, размером 24х35мм за пару штук баксов - с ИСО 1600

СветосилаУлыбающийся Почитайте в инетах про отношение фок. расстояния и диаметра объектива :)

Без разницы какая модельУлыбающийся Объектив в 3мм диаметром с светосилой 1/2,8 даже теоретически не способен на большее. Лучшие гигантские профиобъективы для зеркальных камер не выдают больше 2000 линий, что примерно соответстует 20 мегапикселям в пересчете и то не на полностью открытой диафрагме и только по центруУлыбающийся Поэтому и не ставят в большинство зеркалок матрицы больше 18-20 мегапикселей

Смаз там идет в основном от скорости и большого зума примерно в 200 крат
Компенсация происходит комбинировано несколькими способами, в том числе короткой выдержкой и системой стабилизации-гидирования по объекту и матрицами с врем. задержкой
  • +0.02 / 5
  • АУ
 
 
 
 
 
 
  normalized_ ( Слушатель )
19 янв 2019 14:44:33

Вам без разницы какой смартфон, а мне вот нужна конкретика 
    "придется ставить очень длинную выдержку".
Какую придется ставить выдержку и почему?
Не в словах "очень длинная", а в цифрах, пожалуйста.
Остальные вопросы повторить? Можете на них ответить или нет?
P.S.
Я привел оценку разрешения снимка поверхности земли как 100 метров без зума, в качестве обоснования, что при таком плохом разрешении "париться" о 8 метрах без улучшения оптики не нужно.
На точной оценке, я не настаиваю:
Это консервативная оценка, то есть с запасом, в самом лучшем случае разрешения камеры.
Для обоснования достаточно того, что  100 метров > 8 метра.
Поэтому Ваше обвинение, что я дескать написал глупости считаю неуместным и признаком неуравновешенного спора.
  • +0.13 / 11
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  matseiv ( Слушатель )
19 янв 2019 15:05:45

Вы идиот?
Дайте мне данные по высоте орбиты, диаметру. светосиле объектива, диаметре матрицы и числе ее мегапикзелей. количеству задержки накоплений на матрице и отражающей яркости Земли в данный момент и я вам примерно рассчитаю выдержку
Без разницы какой смартфон. Совершенно без разницы, кроме каких то особенно навороченных с выступающим чуть более крупным обЪективомУлыбающийся

Сто метров с орбиты Земли не каждый человеческий глаз различает (только в уникальных особо контрастных случаях), а вы  о смартеУлыбающийся
Сделайте простенький эксперимент - снимите Луну через смарт и попробуйте что-то там на ней разглядетьУлыбающийся А ведь человеческий глаз прекрасно различает несколько лунных морей

Чтобы раскрыть вам глаза. вот реальные фото смартом с космоса. Различимое разрешение примерно 10 км на земной поверхностиУлыбающийся
https://kosmos-x.net…05-04-2144

  • -0.06 / 10
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
  normalized_ ( Слушатель )
19 янв 2019 15:15:04



До завтра.
  • +0.08 / 6
  • АУ
 
 
 
 
  Cheen ( Слушатель )
19 янв 2019 23:55:42

Зачем? Для освещённой солнцем поверхности хватит 1/1000-1/2000. Если не на ночной стороне снимать ))
  • +0.01 / 2
  • АУ
 
 
  adolfus ( Слушатель )
19 янв 2019 16:36:20

Спутники с телескопами на борту имеют систему прецезионной ориентации (например, на гиродинах), чтобы удерживать изображение в фокальной плоскости неизменным с точностью до долей пиксела в течение необходимого времени. Спутник во время съемки поворачивается вокруг оси тангажа так, чтобы оптическая ось телескопа проходила через одну и ту же точку на поверхности Земли. 
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
  ILPetr ( Слушатель )
19 янв 2019 17:36:07

Конечно нет. Спутник снимает не точку, а полосу шириной в километры и длиной десятки. Это не сложно увидеть на спутниковых картах Гугля. Да он и не сможт "по Вашему", поскольку вместо полноценных матриц используются "линейки". Очень близки по принципу действия планшетные сканеры. 
  • +0.05 / 4
  • АУ
 
 
 
 
  adolfus ( Слушатель )
20 янв 2019 01:54:32

На старых спутниках дистанционного зондирования действительно использовались линейки и вторая координата формировалась за счет движения. Фокальные плоскости у современных спутников ДЗЗ уже делают из матриц, хотя принцип остался тот же самый – сканирование. Тем не менее, ось телескопа по тангажу поворачивают, иначе через какое-то время телескоп будет смотреть непонятно куда.
У спутников, которые летают раз в пять пониже, немного другие задачи, у них другая оптика, другие фокальные плоскости и другие принципы формирования изображения, среди которых и покадровая съемка. Раньше снимали на эмульсию и  ось телескопа поворачивалась в процессе так, чтобы исключить смаз. Сегодня вместо эмульсии на тех спутниках поле из матриц, времена экспозиции порядка на два меньше и смаза практически нет, но оптическую ось все равно поворачивают в процессе съемки, потому что делают несколько кадров с разной экспозицией.
  • +0.07 / 4
  • АУ
 
 
 
 
 
  ILPetr ( Слушатель )
20 янв 2019 07:12:38

Вот ссылки на TDI CCD сенсоры, используемые в космических камерах:
HAMAMATSU PHOTONICS http://www.hamamatsu…d1098e.pdf
FAIRCHILD IMAGING https://www.fairchil…vb_003.pdf 
При картографической съемке ось поворачивается не для предотвращения смаза, а для сохранения угла зрения при сканировании поверхности, если снимаем в надир, то в ходе всей процедуры ось поддерживпется вертикальной. И никаких "кадров" подобными матрицами без орбитального движения не сделать. 
 
Несколько матриц используется для многоспектральной съемки, каждая матрица чувствительна в диапазоне ит ближнего ИК и до мягкого УФ, поэтому матрицы просто "накрыты" соответствующими светофильтрами и количество матриц равно количеству интересуемых спектральных зон.
 
Вот фотомишень марсианской камеры HiRISE:
,
Видны линейки фотосенсоров, накрытые светофильтрами. И очевидно, что никакого "кадра" при качании оптической оси и удерживания точки съемки неподвижно относительно фотоприемника такая фотомишень сформировать не сможет. 
 
А вот те полосы, что вместо кадров привычных фотокамер формируют спутниковые:

 
А вот фотоприемник ExoMars-а:

4 линейки, накрытые светофильтрами.
  • +0.21 / 12
  • АУ