Detaillierte Fotos von Satelliten mit Laserbeleuchtung aufnehmen

Eine gängige Gleichung, um die beste Auflösung eines optischen Systems auszudrücken, basiert auf der Überlappung zweier Airy-Scheiben

$$sin(\theta)\approx \theta \approx 1.22 \frac{\lambda}{D}$$

Sie können fragen, welche Öffnungsgröße auf der Erde eine Beugungsgrenze ihrer eigenen Größe in LEO haben würde;

$$\frac{D}{L} \approx 1.22 \frac{\lambda}{D}$$

$$D^2 \approx 1.22 \lambda L$$

$$D \approx 1.1 \sqrt{ \lambda L}$$

Grobe Zahlen wählen;$L_{LEO}=500 \text{km}, \lambda=600 \text{nm}$, ich bekomme 60cm.

Die Beugungsgrenze in LEO liegt also bei etwa 0,6 m für eine Öffnung von 0,6 m. Das Verhältnis ist umgekehrt, also beispielsweise 0,3 m bei einer Öffnung von 1,2 m.

Das gilt für ein bildgebendes System ebenso wie für einen Kollimator für die Laserbeleuchtung, wenn Sie es wollten.

Aber das ist nur Beugung. Eine reibungslose und genaue Verfolgung wäre eine ziemliche Herausforderung. Eine normale astronomische Teleskophalterung und ein normaler Antrieb haben möglicherweise nicht die richtige Genauigkeit und Laufruhe, wenn sie mit fast 1 Grad pro Sekunde geschwenkt werden.

Sie könnten einen speziellen Satellitenortungsantrieb bauen und ich bin sicher, das ist erledigt, oder Sie könnten einen gepulsten Laser verwenden - im Grunde genommen Blitzfotografie. Der Standard - DPSS -NdYAG-Laser bei 1064 nm könnte direkt verwendet werden oder die Frequenz auf grüne 532 nm verdoppelt werden. Sie sind in einer Vielzahl von Leistungen erhältlich und pulsieren typischerweise mit 1 bis 10 kHz und haben Pulsbreiten (zeitlich) in der Größenordnung von 20 ns. Sie können Ihren CCD entsprechend takten und die Frames später überlagern.

Wenn Sie einen gepulsten Laser verwenden, können Sie sehr kurze Belichtungszeiten verwenden, die auf den Moment zentriert sind, in dem der Puls auf die Erde zurückkehrt, und einen optischen Filter, der auf die Laserwellenlänge zentriert ist, um das Streulicht im Hintergrund (einschließlich des Tageshimmels) zu reduzieren.

Da die Entfernungen so viel größer sind als die Kohärenzlänge dieser - und wahrscheinlich jeder Laser, den Sie von der Stange kaufen können, können Sie sich das Licht als inkohärent vorstellen und Sie werden keine Laserflecken sehen .

Es wird nicht so hell sein wie Sonnenlicht, das ungefähr ein Kilowatt pro Quadratmeter ausmacht, aber aufgrund des Stroboskoplichts können Sie viele Sekunden lang (effektiv) integrieren.

Nachdem Sie also die Beugungsgrenze und die Bewegungsverschmierung in Angriff genommen haben, haben Sie immer noch atmosphärische Turbulenzen. Sie können keine (zumindest herkömmliche) adaptive Optik verwenden , da sie darauf basiert, mindestens Millisekunden lang durch dieselbe Luftsäule zu schauen, damit die Spiegel reagieren, und mit dieser Geschwindigkeit zu schwenken, wird es nicht funktionieren (einfach ).

Es gibt jedoch die Fallback-Technik des Lucky Imaging , und da der Satellit ein künstliches, konstruiertes, funktionales Objekt und kein unbekannter Himmelskörper ist, können Sie die Daten verarbeiten, simulieren und aus den Daten entschlüsseln , um herauszufinden, was der Satellit tun würde aussehen wie ohne atmosphärische Effekte.

Aber denken Sie daran - wenn Sie die Sonne verwenden, haben Sie einen halben Grad kollimierten Strahl bei schrägem Einfall, und wenn Sie einen Laser verwenden, ist der Strahl viel schmaler. Spiegelartige Oberflächen (flache, glänzende Metallteile, Sonnenkollektoren) können ziemlich dunkel erscheinen, wenn sie im falschen Winkel beleuchtet werden, scheinen aber plötzlich zu flackern, wenn die richtige Geometrie eintritt. Wenn es diffus oder zerknittert ist, kann es viel heller sein als glänzende Oberflächen, entfernt von Spiegelreflexionen. Dies kann dazu führen, dass die Bilder ganz anders aussehen als der Satellit, wenn Sie daneben stehen würden.

Achtung: Bitte beachten Sie alle geltenden Sicherheitsmaßnahmen und gesetzlichen Beschränkungen. Wenn Sie stark kollimierte Laser im Freien, sogar in den Himmel, abfeuern, können Sie einen Haufen Ärger bekommen und möglicherweise Menschen, Flugzeugen und Raumfahrzeugen ernsthaften Schaden zufügen. Versuchen Sie das nicht zu Hause!!