Қатаң шектеулері бар наноспутниктерге арналған оптикалық жүктемені әзірлеу және оңтайландыру.
DOI:
https://doi.org/10.31489/2025N3/111-119Кілт сөздер:
Жерді қашықтықтан зондтау, модуляция тасымалдану функциясы (MTF), пайдалы жүктеме, нано-жерсерік, ғарыш аппаратыАңдатпа
Бұл мақалада Жерді қашықтан зондтау наносеріктері үшін ықшамды, жоғары өнімді оптикалық пайдалы жүктемені жобалау және оңтайландыру қарастырылады. Пайдалы жүктеме түзеткіш линзаларға ие Ричи-Кретьен телескопына негізделген және 600 км орбитадан 6 метрлік кеңістіктік ажыратымдылықты (GSD) қамтамасыз етеді, сонымен қатар масса, габариттер, энергия тұтыну және ғарыш ортасындағы жұмыс жағдайларына қатаң шектеулерге сәйкес келеді. Zemax 2024 бағдарламалық жасақтамасын пайдалана отырып жүзеге асырылған жобалау процесі 12U CubeSat платформасының шектеулері аясында жоғары сапалы кескіндерді алуға бағытталған. Нәтижелер жобаның орындалатындығын растайды және Найквист жиілігінде модуляция беру функциясының 0,26-дан жоғары мәнін қамтамасыз етеді. Бірнеше негізгі өнімділік көрсеткіштері, соның ішінде жүйелік модуляцияның беріліс функциясы бағаланды. Қажетті параметрлерге жеткеннен кейін линза түзеткіш жүйесі қосылып, өріс бұрыштары оңтайландырылды. Линзалардың материалдары ретінде BK7 және Fused Silica таңдалды. Модельдеу нәтижелері әзірленген оптикалық пайдалы жүктеме ғарыш жағдайында пайдалану талаптарына, соның ішінде зымыран тасығышты ұшырған кезде діріл жүктемелеріне төзімділікке сәйкес келетінін растайды.
References
Simon Jones, Karin Reinke (2009) Innovations in remote sensing and photogrammetry. Springer Science & Business Media, 468. https://doi.org/10.1007/978-3-540-93962-7 DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-93962-7
Li C.R., Tang L.L., Ma L.L., Zhou Y.S., Gao C.X., Wang N., Zhu X.H. (2015) Comprehensive calibration and validation site for information remote sensing. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, XL-7/W3, 1233-1240. https://doi.org/10.5194/isprsarchives-XL-7-W3-1233-2015 DOI: https://doi.org/10.5194/isprsarchives-XL-7-W3-1233-2015
Xing K., Cao S. X., Yue C.Y., Zhou N. (2017) Optimization design method of optical remote sensor based on imaging chain simulation. MATEC Web of Conf., 114, 04013. https://doi.org/10.1051/matecconf/201711404013 DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201711404013
Kramer H. J. (2002) Observation of the Earth and Its Environment: Survey of Missions and Sensors, Heidelberg, Berlin, New York Berlin: Springer, 1509. https://doi.org/10.1007/978-3-642-97678-0 DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-97678-0
Musabayev T.A., Moldabekov M.M., Nurguzhin M.R., Dyussenev S.T., Murushkin S.A., Albazarov B.S., Ten V.V. (2013) Earth observation system of the Republic of Kazkahstan. Proceedings of the Intern. Astronautical Congress, IAC, 2738-2740. Available at: https://www.eoportal.org/satellite-missions/kazeosat-2#eop-quick-facts-section
Fiete R.D., Tantalo T. (2001) Comparison of SNR image quality metrics for remote sensing systems. Optical Engineering, 40(4), 574-585. https://doi.org/10.1117/1.1355251 DOI: https://doi.org/10.1117/1.1355251
Citroen M., Raz G., Berger M. (2008) Noise equivalent reflectance difference (NERD) vs. spatial resolution (SR) as a good measure for system performances. Remote Sensing System Engineering, 7087, 66-76. https://doi.org/10.1117/12.794632 DOI: https://doi.org/10.1117/12.794632
Attia W.A., Eltohamy F., Bazan T.M. (2020) Design of very high resolution satellite telescopes part II: comprehensive performance assessment. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 56(5), 4049-4055. https://doi.org/10.1109/TAES.2020.2991622 DOI: https://doi.org/10.1109/TAES.2020.2991622
Wong S. (2014) Predicting image quality of surveillance sensors. Defence Research and Development Canada, 38. Available at: https://publications.gc.ca/site/archivee-archived.html?url=https://publications.gc.ca /collections/collection_2015/rddc-drdc/D68-2-97-2014-eng.pdf
Mengali A., Ginesi A., D'Addio, S. (2020) Computer-aided payload architecture optimization for HTS satellites. Proceedings of the 10th Advanced Satellite Multimedia Systems Conference and the 16th Signal Processing for Space Communications Workshop (ASMS/SPSC), 1-8. https://doi.org/10.1109/ASMS/SPSC48805.2020.9268888 DOI: https://doi.org/10.1109/ASMS/SPSC48805.2020.9268888
Jafarsalehi A., Asl E. P., Mirshams M. (2014) Satellite imaging payload design optimization. Aerospace Science and Technology, 39, 145-152. https://doi.org/10.1016/j.ast.2014.09.003 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ast.2014.09.003
Abolghasemi M., Abbasi-Moghadam D. (2012) Design and performance evaluation of the imaging payload for a remote sensing satellite. Optics & Laser Technology, 44(8), 2418 - 2426. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2012.04.006 DOI: https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2012.04.006
Şanlı A., Erkeç T.Y. (2024) Design and Analysis of Optical Telescope Subsystem. Journal of Aeronautics and Space Technologies, 17(Special Issue), 92-101. Available at: jast.hho.msu.edu.tr
Jallad A.H., Marpu P., Abdul Aziz Z., Al Marar A., Awad M. (2019) MeznSat—A 3U CubeSat for monitoring greenhouse gases using short wave infra-red spectrometry: Mission concept and analysis. Aerospace, 6(11), 118. https://doi.org/10.3390/aerospace6110118 DOI: https://doi.org/10.3390/aerospace6110118
Dunwoody R., Reilly J., Murphy D., Doyle M., Thompson J., Finneran G., McBreen S. (2022) Thermal vacuum test campaign of the EIRSAT-1 engineering qualification model. Aerospace, 9(2), 99. https://doi.org/10.3390/aerospace9020099 DOI: https://doi.org/10.3390/aerospace9020099
Jung J., Sy N. V., Lee D., Joe S., Hwang J., Kim B. (2020) A single motor-driven focusing mechanism with flexure hinges for small satellite optical systems. Applied Sciences, 10(20), 7087. 10. https://doi.org/10.3390/app10207087 DOI: https://doi.org/10.3390/app10207087
Azami M.H.B., Orger N.C., Schulz V.H., Oshiro T., Alarcon J.R.C., Maskey A., KITSUNE Team Members. (2022) Design and environmental testing of imaging payload for a 6 U CubeSat at low Earth orbit: KITSUNE mission. Frontiers in Space Technologies, 3, 1000219. https://doi.org/10.3389/frspt.2022.1000219 DOI: https://doi.org/10.3389/frspt.2022.1000219
Guentchev G. N., Bayer M.M., Li X., Boyraz O. (2021) Mechanical design and thermal analysis of a 12U CubeSat MTCW lidar based optical measurement system for littoral ocean dynamics. CubeSats and SmallSats for Remote Sensing V ,11832, 71-98. https://doi.org/10.1117/12.2597709 DOI: https://doi.org/10.1117/12.2597709
Geismayra L., Schummera F., Langer M., Binder M., Schlick G. (2020). Thermo-Mechanical Design and Analysis of a Multispectral Imaging Payload using Phase Change Material. Proceeding of the Intern. Astronautical Congress (IAC) – The CyberSpace Edition, 1-17, IAC-20-C2.5.13 Available at: https://www.researchgate.net/publication/348603407
Woodruff R.A., Hull T., Heap S.R., Danchi W., Kendrick S.E., Purves L. (2017) Optical design for CETUS: a wide-field 1.5 m aperture UV payload being studied for a NASA probe class mission study. Astronomical Optics: Design, Manufacture, and Test of Space and Ground Systems, 10401, 400 - 408. https://doi.org/10.48550/arXiv.1912.06763 DOI: https://doi.org/10.1117/1.JATIS.5.2.024006
Contreras J.W., Lightsey P.A. (2004). Optical design and analysis of the James Webb Space Telescope: optical telescope element. Novel Optical Systems Design and Optimization VII 5524, 30 - 41. https://doi.org/10.1117/12.559871 DOI: https://doi.org/10.1117/12.559871
Devilliers C., Du Jeu C., Costes V., Suau A., Girault N., Cornillon L. (2017) New design and new challenge for space large ultralightweight and stable Zerodur mirror for future high resolution observation instruments. Proceedings of the Intern. Conf. on Space Optics—ICSO 2014, 10563, 442-450. https://doi.org/10.1117/12.2304187 DOI: https://doi.org/10.1117/12.2304187
Wang X., Guo C., Liu Y., Chen J., Wang Y., Hu Y. (2019) Design and manufacture of 1.3 meter large caliber light-weighted Space optical components. Proceedings of the Intern. Conf. on Space Optics—ICSO 2018, 11180, 304-321. https://doi.org/10.1117/12.2535947 DOI: https://doi.org/10.1117/12.2535947
Жарияланды
How to Cite
Журналдың саны
Бөлім
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
