18/12/17應(yīng)用背景及挑戰(zhàn)?
近年來，人們對(duì)利用小型地面光學(xué)望遠(yuǎn)鏡（D<0.5m）在地球同步（GEO）和近地軌道中發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測碎片（d~20厘米）的能力相當(dāng)感興趣。這類物體的威脅是顯而易見的，在此小型望遠(yuǎn)鏡具有無與倫比的成本優(yōu)勢，其在理想的光照和大氣條件下具有探測微弱對(duì)象的能力。然而，這種情況的組合相對(duì)少見，使得常規(guī)和持續(xù)的監(jiān)測更具挑戰(zhàn)性。 為了克服這些限制，幾位來自美國新墨西哥大學(xué)的科學(xué)家們搭建了一套新型光學(xué)檢測和分析系統(tǒng)，用比常規(guī)尺寸小得多的望遠(yuǎn)鏡搭載Dhyana 95（Tucsen）sCMOS相機(jī)實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。
JTMA空間碎片檢測系統(tǒng)
圖1 JTMA開發(fā)的0.35米的光學(xué)系統(tǒng)
此光學(xué)系統(tǒng)是在CelestronC-14上耦合一種超級(jí)聚焦校正器，其光圈為f/1.9。Dhyana 95相機(jī)傳感器的有效成像面積為22.528×22.528mm，像素大小為11×11μm，并且其平均中值讀出噪聲為1.8e-。當(dāng)相機(jī)的溫度降至-10℃時(shí)，多數(shù)像素的暗電流可以忽略不計(jì)，而剩余的很容易被掩蓋。Dhyana 95相機(jī)是通過USB 3.0進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這是高數(shù)據(jù)幀率所必需的，它的速度可以超過每秒1億像素。
應(yīng)用實(shí)例?
下圖2-5顯示了該系統(tǒng)測試的一些初步結(jié)果，所有的這些圖像都源自相同的256幀的原始數(shù)據(jù)，通過不同的組合以不同的目標(biāo)速率進(jìn)行檢測。
圖2恒星速率堆棧圖像顯示的中等密度星場（星星以正常的圓點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)模式顯示，地球同步或近地同步的對(duì)象則為線條格式。圖中顯示有三個(gè)容易識(shí)別的地球同步靜止物體和一個(gè)明亮的近地球同步靜止物體。）
圖3地球同步速率堆棧圖像顯示的條紋星場（地球同步物體現(xiàn)在以點(diǎn)源格式顯示，而恒星則為條紋狀。同樣的三個(gè)容易識(shí)別的地球靜止物體和一個(gè)明亮的近地靜止物體被檢測到。）
圖4去除恒星的地球同步速率堆棧圖
圖5去除恒星的近地同步速率堆棧圖（對(duì)這個(gè)圖像堆棧分析發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)近地球靜止物體。這個(gè)物體在mv =16.5時(shí)并不是那么微弱，但對(duì)大多數(shù)的傳統(tǒng)技術(shù)來說仍然具有挑戰(zhàn)性。它的存在可以在相鄰的圖像堆棧中得到證實(shí)。）。
應(yīng)用總結(jié)
這些結(jié)果極致地展示了大尺寸成像圖像堆疊的效果，反映了Dhyana 95相機(jī)大像元、大有效成像面積的特點(diǎn)，且其高幀率、低讀出噪聲的特點(diǎn)可以讓成像模式的靈敏度極限可以達(dá)到mv<18，并且在搜索速率為每小時(shí)180平方度下保持良好的靈敏度。
參考資料
Zimmer, P., McGraw, J. T., Ackermann, M., “Towards Routine Uncued Surveillance of Small Objects at and near Geostationary Orbit with Small Telescopes,” Advanced Maui Optical and Space Surveillance Technologies Conference (AMOS). Wailea Beach Resort & SPA Marriott, Hawaii, USA, 2016.
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