Warum erscheinen Satelliten als Streifen in Teleskopbildern?

Können Sie mir in einfachen Worten erklären, warum der Satellit in diesem Teleskopbild als Streifen erscheint? Die Belichtungszeit beträgt 1 Sekunde.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Cooles Bild! Wird das von einer Kamera aufgenommen, die an ein Okular eines Teleskops oder Fernglases gehalten wird? Was ist der ungefähre Maßstab? Es sieht sicherlich genau so aus, wie ein Satellit aussehen sollte, aber es ist immer gut, Meteore auszuschließen. Die Antwort von JamesK ist großartig, aber Sie finden zusätzliches Material, Diskussionen, Zeichnungen und Berechnungen der Bewegungsgeschwindigkeit für verschiedene Fälle in den Antworten auf Warum scheinen sich Satelliten schneller zu bewegen, wenn sie über ihnen sind, und langsamer, näher am Horizont? in Weltraumforschung SE.

Antworten (4)

Satelliten bewegen sich. Sie befinden sich im Orbit um die Erde. Satelliten im erdnahen Orbit bewegen sich relativ zum Boden mit etwa 7000 m/s.

Sie können die Umlaufgeschwindigkeit berechnen

v = G M R
Wo G = 6.673 × 10 − 11 Und M = 5,97 × 10 24 Und R ist die Entfernung vom Erdmittelpunkt = Höhe + 6370000 Meter. (Diese Werte sind in SI-Einheiten angegeben, sodass die Orbitalgeschwindigkeit in m/s angegeben wird. Um die Geschwindigkeit relativ zum Beobachter zu ermitteln, müssen Sie die Bewegung des Beobachters aufgrund der Erdrotation berücksichtigen.

In der einen Sekunde, in der das Foto belichtet wird, bewegt sich der Satellit.

Da es sich bewegt, erscheint es als Streifen.

Nennen Sie es Bewegungsunschärfe 😀
@planetmaker Was ist stattdessen eine typische Geschwindigkeit eines Satelliten in einer MEO-Umlaufbahn? (Die Entfernung beträgt ca. 23000 km)
Sie können die Formel verwenden, die ich hinzugefügt habe. Bei einer radialen Entfernung von etwa 30000 km, was 5-mal weiter ist als LEO, wäre die Umlaufgeschwindigkeit 5 mal langsamer, das sind etwa 3000 m/s
Muss man dabei nicht die Geschwindigkeit des Beobachters berücksichtigen? Ein Satellit auf einer geostationären Umlaufbahn hat eine Umlaufgeschwindigkeit von 3 km/s, würde jedoch keine Bewegungsunschärfe auf einem Bild hinterlassen. Das wäre tatsächlich interessant zu sehen: lange Sternspuren auf einem Langzeitbild, die einzigen Fixpunkte wären geostationäre Satelliten.
Ja, aber das ist zu kompliziert für eine einfache Formel. Ich habe nur "Orbitalgeschwindigkeit" erwähnt
@ Gargolla9 Dieses Bild von der Wikipedia-Seite zu Low Earth Orbit zeigt die Umlaufbahnhöhe auf einer Achse und die Umlaufgeschwindigkeit / Periode auf der anderen. upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b4/…
@EricDuminil Der Äquator der Erde dreht sich mit ~ 460 m / s (andere Orte drehen sich langsamer). Wenn also keine genaue Zahl benötigt wird, kann sie einfach ignoriert werden
@uhoh Ich glaube nicht, dass du es ignorieren kannst. Sie müssten es zuerst in Winkelgeschwindigkeit umwandeln. Weil diese bloßen 460 m/s am Äquator und 0 m/s an den Polen immer noch die gleiche Winkelgeschwindigkeit wie ein geostationärer Satellit bedeuten.
@EricDuminil Wenn man auf der Erde steht, bewegen sich die Sterne nicht mehr als 15 Grad pro Stunde; 0,25 Grad pro Minute, 0,004 Grad pro Sekunde. Die Belichtung beträgt hier 1 Sekunde und basierend darauf und der Vignettierung schätze ich, dass dies von einer Kamera stammt, die an ein Teleskop mit geringer Leistung oder ein Fernglas auf einem Stativ gehalten wird, und der Satellit ist in LEO. Laut dieser Antwort bewegen sich diese ~ 50- bis 200-mal schneller, "wenn also (meiner Meinung nach) keine genaue Zahl benötigt wird, kann sie einfach ignoriert werden."
@uhoh: Ich sage nur, dass die Umlaufgeschwindigkeit für die Bewegungsunschärfe nicht relevant ist. Umlaufzeit und Winkelgeschwindigkeit (was Sie in Ihrem letzten Kommentar verwendet haben) sind. Ein Satellit in LEO hat eine Umlaufgeschwindigkeit von etwa 8 km/s und bewegt sich sehr schnell über Ihren Kamerasensor, ein geostationärer Satellit ist immer noch schnell (3 km/s), bewegt sich aber überhaupt nicht relativ zur Kamera.
@EricDuminil oh, das ist unbestreitbar wahr, verstanden!
Natürlich bewegt sich auch alles andere am Himmel relativ zum Beobachter, aber die relative Bewegung des Satelliten ist viel größer als die der anderen Objekte. Außerdem haben die meisten Teleskopaufnahmen motorisierte Halterungen, die sie mit der Bewegung des Hintergrunds (Sterne) synchron halten. In der Lage zu sein, sich auf die Bewegung eines bestimmten Satelliten zu synchronisieren, ist eine viel seltenere Sache.

Können Sie mir in einfachen Worten erklären, warum der Satellit in diesem Teleskopbild als Streifen erscheint? Die Belichtungszeit beträgt 1 Sekunde.

Diese Zeichnung soll es verdeutlichen:

Teleskopbild eines Sternenfeldes mit einem Satellitenstreifen (wie in Frage). Zwei Pfeile zeigen auf die Enden des Satellitenstreifens. Ein Pfeil trägt die Überschrift: „Der Satellit war hier, als sich der Verschluss öffnete.“ Der andere Pfeil trägt die Überschrift: „Der Satellit war eine Sekunde später hier, als sich der Verschluss schloss.“

(Anmerkung: Es könnte auch umgekehrt sein. Es gibt keine Möglichkeit, dem Bild zu entnehmen, in welche Richtung sich der Satellit bewegt hat.)

Ich mag diese einfache Antwort. Ich möchte nur hinzufügen, dass die Bewegung "relativ" ist. Die Sterne bewegen sich alle relativ zum Horizont in die gleiche Richtung über den Himmel und bewegen sich mit einer geringeren Geschwindigkeit als der Satellit. Der Satellit bewegt sich viel schneller und in eine andere Richtung.

Eine relativ einfache Möglichkeit, den Streifen zu entfernen, besteht darin, zwei oder mehr Fotos mit einer kurzen Pause dazwischen aufzunehmen. Die Sterne werden sich in dieser Zeit nicht viel bewegen, aber der Satellit wird auf jedem Frame einen kurzen Strich gezeichnet haben.

Beispiel: 1 s Verschluss offen, 1 s Pause, 1 s Verschluss offen für zweites Bild usw.

Verwenden Sie dann die Bildverarbeitung, um Pixel zu entfernen, die nicht in beiden/allen Bildern enthalten sind. Dadurch werden alle Bremsspuren des Satelliten beseitigt, es sei denn, sie verdecken genau ein anderes helles Objekt. Verwenden Sie also drei Fotos.

Ein Ort, an dem dies herunterfällt, ist in einem Starlink-„Zug“, wo mehrere Satelliten ähnlich verfolgen und sich möglicherweise überlappen könnten.

Sie könnten auch berechnen, zu welchen Zeiten die Satelliten von der Erde verfinstert werden – es ist denkbar, dass sie noch im direkten Sonnenlicht stehen. Mitten in der Nacht befinden sich die Satelliten im Schatten der Erde und sind schwerer zu erfassen.

Es gibt tatsächlich mehrere Softwaretools ( hier ist eine Liste mit einigen davon ), die speziell für die Astrofotografie entwickelt wurden und einen Großteil dieses Prozesses automatisieren können, einschließlich der Ausrichtung der Bilder, der Auswahl der besten (als eine Form der glücklichen Bildgebung ) und der Entfernung von Ausreißern wie Satelliten Trails unter Verwendung von z. B. Median- oder Sigma-Clipping- Mittelwertbildung.
Natürlich werden die Sterne auch im Schatten der Erde liegen. :)

Dies wird auch als Spur bezeichnet . Es passiert, wenn Sie versuchen, ein Bild eines sich bewegenden Objekts mit einer niedrigen Verschlusszeit aufzunehmen.

In Ihrem Fall ist das sich bewegende Objekt ein Satellit. Sie umkreisen die Erde normalerweise mit relativ hoher Geschwindigkeit (normalerweise 7 km/s, aber es hängt von der Umlaufbahnhöhe des Satelliten ab. Sie können sie mit der Formel berechnen, die James K. in seiner Antwort angegeben hat). Wenn sich der Verschluss öffnet, befindet sich der Satellit beispielsweise an Punkt A. Der Verschluss bleibt 1 Sekunde lang geöffnet. Wenn sich der Verschluss schließt, hat sich der Satellit um eine bestimmte Entfernung bewegt und beispielsweise Punkt B erreicht. Während dieser 1 Sekunde, in der der Verschluss geöffnet ist, erfasst er die Bilder des Satelliten, der sich von Punkt A nach Punkt B bewegt. Dies ist der Grund eine Spur entsteht. Unten ist ein Bild, um all das Zeug zu visualisieren.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Diese Spur kann durch Erhöhen der Verschlusszeit verringert werden. Aber das verringert die Helligkeit des Satelliten. Daher muss die Belichtung größer gemacht werden. Das Gleichgewicht dieser beiden Dinge (und anderer Dinge) hilft, ein perfektes Bild von Satelliten zu erhalten. Aus diesem Grund ist es so schwierig, richtige Bilder von Satelliten aufzunehmen.

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