Wenn sich ein Raumschiff seinem Ziel nähert (was auch immer ein Mond oder ein Planet ist), wie machen sie Fotos davon? Nehmen sie so viel wie möglich oder nur in bestimmten Situationen? Wovon hängt es ab?
Ist es auch während eines Aufenthalts in der Atmosphäre / an der Oberfläche dasselbe?
Wenn sich eine Sonde einem kleinen Körper wie einem Kometen oder Asteroiden nähert, haben sie nur die Möglichkeit, ein paar hochauflösende Bilder zu machen, denn was sie machen, sind Mosaike. Das bedeutet, dass die Bilder tatsächlich aus Dutzenden kleinerer Bilder zusammengefügt werden. Nach einigen davon haben sich Perspektive und Entfernung so stark verändert, dass sie die Bilder nicht mehr nahtlos zusammenfügen können. Wenn sie die relative Position des Objekts zum Raumfahrzeug ungenau schätzen, erhalten sie möglicherweise nicht das gewünschte Bild. Also müssen sie entweder richtig rechnen oder Instrumente an Bord haben, damit die Sonde entscheiden kann, was der perfekte Rahmen ist.
Die Geschwindigkeit, mit der ein einzelnes Bild aufgenommen wird, ist sehr unterschiedlich. Es hängt alles davon ab, wie dunkel das Objekt ist und wie groß der Bildsensor ist. Wenn das Objekt hell ist, dauert es nur einen Bruchteil einer Sekunde, um genügend Photonen für ein brauchbares Bild zu sammeln. Andererseits kann das Hubble-Weltraumteleskop Wochen brauchen, um ferne Galaxien abzubilden.
Die nächste Grenze ist die Übertragungsgeschwindigkeit. Die Sonde hat etwas internen Speicher, aber schließlich muss sie nach Hause telefonieren, um den wissenschaftlichen Lohn zu entladen. Wenn es in der Nähe der Erde ist, kann das so schnell passieren, wie es Bilder aufnehmen kann. Wenn es im Weltraum ist, kann es sehr lange dauern. Die Voyager-Sonden übertragen Signale mit nur 160 Bit pro Sekunde.
Wenn also eine Sonde schnell an einem Objekt vorbeifliegt oder sehr weit von der Erde entfernt ist, muss sie wählerisch sein.
Umlaufende Sonden haben mehr Zeit für die Übertragung, aber auch hier werden Bilder oft sorgfältig geplant, um die Lebensdauer der Sonde optimal zu nutzen.
Ich dachte, dass das HRSC-Instrument auf dem Mars-Express-Orbiter die Marsoberfläche kontinuierlich in einer Linie unter dem Orbiter abtastete, aber ich konnte keine Quelle finden, die dies bestätigte. Vielleicht habe ich mich falsch erinnert. Auf jeden Fall hat es mehr als 60 % der Marsoberfläche abgebildet, man kann nicht sagen, dass es sehr wählerisch ist, was es sehen möchte.
Rover wie Curiosity haben eine Reihe von Kameras an Bord. Einige nehmen einen kontinuierlichen Videostream für die Navigation auf, andere machen Mosaikbilder wie oben beschrieben. Die Abbildungszeit kann von augenblicklich bis zu Sekunden reichen. Curiosity brauchte einmal 12 Sekunden, um ein Bild von Ceres und Vesta in der Nähe zu machen. Bilder wie dieses werden „auf Bestellung gefertigt“, aber Curiosity verfügt auch über künstliche Intelligenz, um zu entscheiden, ob irgendetwas in seiner Umgebung „fehl am Platz“ ist und untersucht werden muss.
Auf diese Frage gibt es keine einheitliche Antwort, da viele Variablen beteiligt sind.
Limitierende Faktoren.
Bei der Gestaltung einer Mission spielen mehrere Faktoren eine Rolle.
Die Umlaufbahn des Fahrzeugs.
Eine Flyby-Mission bietet nur sehr begrenzte Möglichkeiten, das Zielobjekt zu beobachten. Für ein Fahrzeug in einer gebundenen Umlaufbahn sind die Möglichkeiten durch die Lebensdauer des Fahrzeugs begrenzt. Die sehr unterschiedlichen Naturen von Vorbeiflug und gebundenen Umlaufbahnen schreiben sehr unterschiedliche Strategien vor, wie eine Mission entworfen und durchgeführt wird.
Kommunikation und Onboard-Speicher.
Wie schnell Daten abwärts übertragen werden können, während die Kommunikation aktiviert ist, wie oft und wie lange die Kommunikation aktiviert ist, und die Speicherkapazität zum Speichern von Daten zwischen Downlinks begrenzt die Art der Bilder und die Anzahl der Bilder, die aufgenommen werden können.
Wie die "Kamera" funktioniert.
Beachten Sie die Anführungszeichen. Stellen Sie sich eine Kamera nicht nur als etwas vor, das ein Bild mit N*M Pixeln auf einmal aufnimmt. Es gibt eine Reihe anderer Möglichkeiten, ein "Bild" aufzunehmen.
Einige "Kameras" nehmen jeweils nur ein einziges Pixel auf. Die Scanning-Radiometer fallen in diese Kategorie. Eine Reihe von erdbeobachtenden Wettersatelliten verwenden diese Technik. Ein rotierender Spiegel fokussiert Licht aus einem bestimmten Winkel auf einen Sensor mit sehr schmalem Sichtfeld, der die Daten als ein Pixel (oder eine Gruppe von Pixeln, eines pro Wellenlänge) erfasst. Der Spiegel dreht sich ein wenig, typischerweise quer zur Spur, und der Sensor erfasst diese Daten. In kurzer Zeit wird der Sensor einzelne Pixel generiert haben, die eine Menge von Daten darstellen. Es beginnt von vorn und erfasst eine weitere Schwade von Daten. Inzwischen hat sich der Satellit bewegt. Die Kombination aus Spiegelrotation und Satellitenbewegung lässt die „Kamera“ ein kontinuierliches Bild erzeugen.
Andere Kameras sammeln eine Reihe von Pixeln auf einmal, typischerweise spurübergreifend. So funktioniert die HiRISE-Kamera auf dem Mars Reconnaissance Orbiter. Es macht einen N × 1-Pixel-Schnappschuss von dem, was sich unmittelbar darunter befindet, wartet ein wenig und macht ein weiteres N × 1-Bild. Wie beim Scanning-Radiometer-Ansatz baut dieser kontinuierliche Scanprozess schließlich ein schönes großes Bild auf.
Wieder andere Kameras funktionieren mehr oder weniger wie eine Digitalkamera, die Sie von der Stange kaufen können. Sie machen eine N-Pixel mal M-Pixel-Aufnahme dessen, was sich im Sichtfeld befindet, warten einige Zeit und machen eine weitere. Der Vorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass alle Pixel in einem einzelnen Bild denselben Zeitpunkt darstellen. Ein Nachteil ist, dass es viel schwieriger ist, Bilder zu einem Composite zusammenzufügen.
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