Những thách thức nào hạn chế độ phân giải của máy ảnh kỹ thuật số không gian?

Tôi đã đọc về nhiệm vụ Juno của NASA và tình cờ thấy bài viết trên Wikipedia về JunoCam , đó là máy ảnh ánh sáng nhìn thấy trên tàu của Juno.

Trong bài viết, có đề cập rằng độ phân giải của cảm biến là 1200x1600 pixel, chỉ đạt dưới 2MP.

Rõ ràng, gửi bất kỳ máy ảnh nào vào không gian sâu và thiết lập quỹ đạo ổn định xung quanh Sao Mộc là một kỳ công không nhỏ - nhưng khi Juno ra mắt năm 2011, tại sao độ phân giải của cảm biến JunoCam lại thấp như vậy?

Tôi giả định - có thể quá lạc quan - những thay đổi thiết kế như lựa chọn cảm biến sẽ được hoàn thành 4-5 năm trước khi ra mắt. Trong năm 2006-2007, DLSR của người tiêu dùng cấp nhập cảnh thường có cảm biến 10MP.

Về cơ bản;

• Có khó khăn hơn để làm cứng một cảm biến có độ phân giải cao hơn chống lại các mối nguy hiểm trong không gian?

• Nếu không, những lý do nào NASA có thể tránh sử dụng các cảm biến có độ phân giải cao hơn?

Có một yêu cầu quan trọng hơn cả đối với các nhiệm vụ không gian sâu: độ tin cậy. Nhìn chung, các bộ phận ưa thích của NASA khá cứng nhắc, bởi vì nhu cầu vượt trội là dành cho một công nghệ trưởng thành, được hiểu rõ. Công nghệ tiên tiến không hoạt động được áp dụng trong các trường hợp. Vì vậy, cảm biến hình ảnh 10 tuổi là về những gì bạn mong đợi.

Ngoài ra, nếu bạn đọc bài viết JunoCam mà bạn đã liên kết, bạn sẽ thấy (đoạn thứ hai, câu đầu tiên) rằng tốc độ truyền dữ liệu khá chậm, với thứ tự 40 MB mỗi 11 ngày. Việc tăng kích thước hình ảnh sẽ cắt giảm số lượng hình ảnh có thể thu được và tôi hy vọng rằng có rất nhiều nỗ lực để xác định sự đánh đổi giữa số lượng hình ảnh và độ phân giải hình ảnh.

Đối với những gì nó có giá trị, NASA đã thúc đẩy tốc độ dữ liệu tốt hơn cho các chương trình của mình, nhưng sức mạnh hạn chế và phạm vi dài có liên quan khiến điều này trở thành một vấn đề không hề nhỏ. Nhiệm vụ LADEE vài năm trước đã kết hợp LLCD (Trình diễn giao tiếp Laser Lunar) hoạt động khá tốt và điều này hứa hẹn rất nhiều (giới hạn truyền thông quang học là 1 bit / photon tại máy thu), vì vậy các nhiệm vụ trong tương lai có thể thực hiện tốt hơn nhiều

Bạn dường như bị ấn tượng rằng chất lượng ảnh chụp trong không gian bị giới hạn bởi độ phân giải cảm biến, đây không phải là trường hợp. Các yếu tố quan trọng không kém là độ nhạy cảm biến, sẽ trở nên tồi tệ hơn khi bạn tăng số điểm ảnh và độ mạnh mẽ của hệ thống quang học.

Nói một cách đơn giản, nếu bạn gửi camera 10 MP DLSR trên Sao Mộc, nó sẽ không thể lấy nét đúng (hoặc hoàn toàn) sau các rung động mà nó trải qua trong khi khởi động đến điểm mà độ phân giải cảm biến thực tế không thành vấn đề. Thêm vào đó, nó sẽ không có đủ ánh sáng để tạo ra những bức ảnh chất lượng.

Hãy suy nghĩ giống như 10 năm trước khi ra mắt. Khi được thiết kế, nó được thiết kế - các thành phần thay đổi là một yếu tố rủi ro chính và họ không muốn làm điều đó. Một lượng lớn thời gian đó sẽ được dành cho thử nghiệm.

Đây là sự hấp dẫn của các vệ tinh nhỏ, bán một lần với các bệ phóng giá rẻ đi vào quỹ đạo Trái đất - nếu bạn mất một chiếc thì đó không phải là vấn đề lớn. Tuy nhiên, với sự đầu tư lớn về tiền bạc và thời gian để đưa thứ này đến sao Mộc, rủi ro nói chung không phải là một điều tốt.

Ngoài ra, nhiễu xạ ở khẩu độ quang giới hạn kích thước pixel vật lý có thể sử dụng ở một giá trị tương đối lớn. Các chi tiết đáng giá trong vài phút nghiên cứu trên web, vì chúng cũng giới hạn độ phân giải hiệu quả có thể với độ phân giải pixel tốt phổ biến trong máy ảnh kỹ thuật số, bao gồm cả máy ảnh DSLR.

Tốc độ truyền dữ liệu cần được xem xét. Nó tốn thời gian và năng lượng pin để gửi lại bất kỳ hình ảnh bạn thu thập.

Với câu hỏi đầu tiên của bạn: Có: Việc bảo vệ các thiết bị điện tử vi mô khỏi bức xạ cứng sẽ khó khăn hơn nhiều khi bạn giảm kích thước của pixel và tăng độ nhạy cảm với bức xạ ion hóa.