Возможности оптики косморазведчиков

[Старый]

ps. кстати, Старый, ведь никто не обязывает строить детектор фазы для адаптивки с опорой на одну звезду. Просто этого хватает снизу вверх для малого угла зрения телескопов и это сильно проще.

Я почемуто подозреваю что иначе и невозможно.

[dmdimon]

Картинка от  яркой опорной звезды на темном однородном фоне рассыпается/расплывается, это можно измерить и расчитать коррекцию зеркала для того, чтобы устранить аберрации и свести изображение в "точку".

Вот! Смотрите, в очень узкой полосе - скажем 0,1 нм наше лазерное пятно и будет такой яркой опорной точкой на темном фоне.
Ведь легко считаема необходимая ширина полосы через мощность лазера, суммарную площадь точек подсветки и удельную мощность солнечного излучения на этой длине волны - таким образом, чтобы лазерная подсветка _за узкополосным фильтром_ оказалась скажем на порядок ярче солнечной компоненты.
И дальше все традиционно, как с лазерной звездой, только по массиву точек и видимо в цифрЕ а не адаптивкой.
Это как раз ситуация "плоской" поверхности.

[Старый]

Дмдимон, "точечный источник" и "несколько точечных источников" или "протяжённый источник" - это не одно и то же.

[dmdimon]

бесспорно. Но грубо говоря если у нас есть сетка точечных источников с шагом метр, то по каждому из них можно корректировать ближние окрестности - скажем в радиусе полметра-метр. Естественно, ближе к опорным точкам качество будет лучше - но если шаг грамотно подобрать с учетом характерных размеров турбулентных искажений - мне кажется может срастись.
Во всяком случае я видел очень впечатляющие результаты такого подхода к коррекции непрерывного поля оптики по редкой сетке опорных точек - в статье, которую я постараюсь сегодня отыскать и выложить. Причем эксперименты реальные, не матмодель.

[dmdimon]

в плане обработки я говорю примерно о таком:

я провел пару экспериментов по компенсации среды распространения. типа вот так:

слева - "фото", в центре - "априорное знание" справа - результат реконструкции "фото" восстановлением фазы в фурье-пространстве. Да, "априорную" картинку я нарисовал от балды.

пятно лазера на земле в узком спектре даст нам левую картинку, "идеальное" пятно - среднюю, априорную, на этой паре считается искажения фронта волны для окрестностей опорной точки и применяется к снятому изображению.

статья насчет матрицы опорных точек вот такая:
Non-stationary correction of optical aberrations
http://www.kyb.tuebingen.mpg.de/fileadmin/user_upload/files/publications/2011/MPI-IS-TR-001.pdf
только если интересно - лучше сразу скачать, я не уверен сколько она будет в доступе, т.к. ICCV 2011 Submission #393. CONF!DENT1AL REVIEW C0PY. D0 N0T D1STR!BUTE.

На авторском сайте есть больше подробностей, описание натурного эксперимента и всякое такое. Слету его не нашел, а времени сейчас не очень.

обратите внимание на изменение качества по полю и правый нижний угол до и после - там очень наглядно:

[Сергио]

нашёл в мурзилке в статье про бурю в пустыне следующее:
были опубликованы 2 фото, в каких то ст.перетребургких таймс на которых пустая пустыня. далее по выяснилось, что снимки не коммерчекие (совинфорспутник?) а секретные, и остальная вытекающая чепуха.

я начал думать.

1) 2 августа 1990 сша ввели эмбарго, союз присоеденился 2 августа.
в коалицию вошли сторонники ссср, скорее ссср их или попросил или как то сдал. сдавал всех и всё у нас шеварнадзе. (см хотя бы границу в беринговом проливе)

2) по всяким дискавери американцы хвастались первой элетронной воной, а иракцы сидели и тупили в пустыне. например не могли ориентироваться по причине отстутвия джипиэсов, и вообще не знали что это такое. с другой стороны 1) вояки учились в союзе 2) пустыня для них родная знакомая, ну и могли придумать как там ориентироваться.

вопрос - а не плучается ли так, что американцы отлупили иракскую армию как слепых котят, поскольку "слепыми" они стали из-за облома по космической разведке? то есть снимки и рэб должен был дать союз, а  шеварнадзи энто дело зарубил?

[dmdimon]

ничего не выйдет с активной подсветкой по одной простой причине.
Луч зрения по поверхности будет двигаться со скоростью 5-6 км/с а то и больше, при этом 30-см возмущение турбулентности будет проходиться им за время порядка 0,00005 секунды, а нужно фиксировать форму и интенсивность пятна - т.е. выдержка должна быть существенно короче.
Если ввести слежение за точкой на поверхности или компенсацию набега какой-нибудь вращающейся призмой/зеркалом то пробег по земле-то уйдет, а вот пробег по приземному слою атмосферы останется, хотя и будет меньше. Но все равно неприемлемо короткие выдержки должны получаться.

А какое нужно осмысленное разрешение для оптической разведки из космоса? Нужно ли лучше 30-40-50 см?

*эксперимент все равно проведу, самому интересно. Указку нарою лазерную и сделаю ) Собственно, если с короткой и длинной выдержкой сделать, станет понятно а)можно ли и б)можно ли с интегральной турбулентностью.

[ronatu]

Дмдимон, "точечный источник" и "несколько точечных источников" или "протяжённый источник" - это не одно и то же.

BoT uHTepecHo.
Cnop npogo/\>kaeTcR y>ke kak 4 roga, a foTorpafuu c pa3peweHueM 9 cm Bce ge/\ai0T u ge/\ai0T... :wink:

[ronatu]

Дмдимон, "точечный источник" и "несколько точечных источников" или "протяжённый источник" - это не одно и то же.

BoT uHTepecHo.
Cnop npogo/\>kaeTcR y>ke kak 4 roga, a foTorpafuu c pa3peweHueM 9 cm Bce ge/\ai0T u ge/\ai0T... :wink:

Sorry, 8 /\eT!!!

[ronatu]

Дмдимон, "точечный источник" и "несколько точечных источников" или "протяжённый источник" - это не одно и то же.

BoT uHTepecHo.
Cnop npogo/\>kaeTcR y>ke kak 4 roga, a foTorpafuu c pa3peweHueM 9 cm Bce ge/\ai0T u ge/\ai0T... :wink:

Sorry, 8 /\eT!!!

[Старый]

А какое нужно осмысленное разрешение для оптической разведки из космоса? Нужно ли лучше 30-40-50 см?

Сейчас используется 30 см. Точнее на это расчитана оптика и такое получилось бы если бы не преломление в атмосфере.

[Старый]

a foTorpafuu c pa3peweHueM 9 cm Bce ge/\ai0T u ge/\ai0T... :wink:

Не делают.

[ronatu]

a foTorpafuu c pa3peweHueM 9 cm Bce ge/\ai0T u ge/\ai0T... :wink:

Не делают.

...у Вас... :wink:

[Старый]

a foTorpafuu c pa3peweHueM 9 cm Bce ge/\ai0T u ge/\ai0T... :wink:

Не делают.

...у Вас... :wink:

И у вас.

[Stalky]

[quote:318667209e="Старый"][quote:318667209e="ronatu"][quote:318667209e="Старый"][quote:318667209e="ronatu"][color=yellow:318667209e]a foTorpafuu c pa3peweHueM 9 cm Bce ge/\ai0T u ge/\ai0T...[/color:318667209e] :wink:[/quote:318667209e] Не делают.[/quote:318667209e]
[color=yellow:318667209e]...у Вас...[/color:318667209e] :wink:[/quote:318667209e]
И у вас.[/quote:318667209e]

Вот доигрался я. Закрутила крамольная мысль.
Недавно (выше) высказал гипотезу ***:

1. Дисперсия флуктуаций фазы во фронте волны, вызванная атмосферой, много меньше при взгляде сверху-вниз, чем при взгляде снизу-вверх для одинаковых телескопов и при одной и той же картине турбулентности атмосферы;

2. Дисперсия флуктуаций фазы на апертуре орбитального телескопа при наблюдении Земли зависит от соотношения размеров атмосферных неоднородностей* и проекции ФРТ телескопа на Землю (или от проекции ФРТ на верхнюю границу "возмущенной" атмосферы, H = порядка = 20 км от поверхности? ) следующим образом:
- неоднородности с характерным размером >= размеру проекции ФРТ телескопа фазовых искажений не вносят;
- неоднородности с характерным размером < 0,5 от размера проекции ФРТ вносят несущественные (не больше лямбда/4 от краев к центру апертуры) фазовые искажения;
- наибольший вклад в фазовые искажения вносят неоднородности с характерным размером 0,5 - 0,75 от размера проекции ФРТ, что приводит к уширению ФРТ системы телескоп+атмосфера в пределах + 60-30% от ФРТ телескопа(без атмосферы) соответственно.

Таким образом, атмофера (турбулентность**) не подрезает телескопы с разными апертурами на одной и той же частоте, абсолютные искажения вносимые атмосферой зависят от размера апертуры телескопа - они тем меньше, чем больше апертура(меньше проекция ФРТ) при прочих равных условиях.

То есть, если у вас пространственное разрешение по дифракционному пределу = 7,5 см (телескоп 2.4 метра, высота 270 км, волна 555 нм), то разрешение на снимке с учетом атмосферы составит в пределах от 9,75 до 12 см.

Осталось только эту (в большой степени интуитивную) гипотезу доказать. Аналитические соображения возможно смогу подработать в течении след.недели (или не смогу) , о чем и сообщу.

* - под "размерами неоднородностей" правильнее понимать некоторую статистическую (по пространству) меру когерентности волны, искаженной турбулентностью. Что-то типа "замороженного параметра Фрида" из астрономии.

** - аэрозоли(при их наличии - морские, последствия пыльных бурь, пожаров, извержений вулканов) подрезают разрешение сильнее турбулентности

*** - вношу необходимое дополнение (сразу не сообразил) - данная гипотеза применима именно для взгляда "сверху-вниз" из космического пространства для орбитальных ОЭС. Для самолетов она не не вполне годится - имеет значение величина пробега волнового фронта в свободном пространстве, ну, и скорость бега изображения/ время экспозиции (хотя это и вторично). 14.07.12.

[dmdimon]

Интересно. Хочется понять, откуда пороговые значения. Кроме того вот здесь:

- неоднородности с характерным размером < 0,5 от размера проекции ФРТ вносят несущественные  (не больше лямбда/4 от краев к центру апертуры) фазовые искажения

- если провести мысленный эксперимент со стеклянными шариками в N слоев на газете, возникают сомнения...

[Stalky]

Интересно. Хочется понять, откуда пороговые значения. Кроме того вот здесь:

- неоднородности с характерным размером < 0,5 от размера проекции ФРТ вносят несущественные  (не больше лямбда/4 от краев к центру апертуры) фазовые искажения

- если провести мысленный эксперимент со стеклянными шариками в N слоев на газете, возникают сомнения...

Сомнения это хорошо. Я и сам сомневаюсь - сказано же - гипотеза.

Но есть некоторые обстоятельства.

1. Про Ваш мысленный эксперимент. Неоднородности по слоям(по высоте) распределены неравномерно. Примитивно выражаясь - чем выше, тем крупнее. Стало быть нас волнуют не N слоев, а N - М, где М-весьма велико.  Так ведь уже легче?  

2. Известно, что в астрооптике атмосфера размазывает изображение звезды не на десятки процентов, а в разы - от первых единиц до нескольких десятков.
Но при космосъемке Земли мы же такого не наблюдаем. Разрешение рельных снимков, которые доводилось изучать, хуже теоретического (дифракционного) предела на те самые 30-60% о которых я говорю. То есть аберрации(дисперсия флуктуаций фазы), вносимые атмосферой, при взгляде сверху-вниз существенно меньше, чем при взгляде снизу-вверх. Это можно считать объективным фактом. То есть базовая посылка, от которой я отталкиваюсь,  реально подтверждена.
А других снимков видеть-то не доводилось. Вот если бы глянуть на снимки КиХола с зеркалом 2.4 метра с высоты 270 км, тогда бы и появились реальные факты. Пока же приходиться измышлять.

Самому интересно стало. Но я уже говорил, что когда смогу нарисовать некое аналитическое обоснование понятное хотя бы мне самому, тогда и сообщу (или сообщу,что смог, а что не смог).  
Какие-то модели у меня уже в голове сложились (отсюда и цифры), но пока они скорее "для затравки", чтоб себя пришпорить.

[dmdimon]

Стало быть нас волнуют не N слоев, а N - М, где М-весьма велико.  Так ведь уже легче?  

А то! в N/(N-M) раз

Разрешение рельных снимков, которые доводилось изучать, хуже теоретического (дифракционного) предела на те самые 30-60% о которых я говорю....
...что когда смогу нарисовать некое аналитическое обоснование понятное хотя бы мне самому, тогда и сообщу (или сообщу,что смог, а что не смог).  
Какие-то модели у меня уже в голове сложились (отсюда и цифры), но пока они скорее "для затравки"

Интересно, ждем.

[Старый]

Дмдимон, вы не мучайтесь. Положите на пол газету (не читая), положите на неё слоя три рифлёного стекла. И фотографируйте через это стекло и так и сяк и 100 и 1000 раз и с лазером и без. А потом обработайте фотографии и попробуйте прочитать текст.

[dmdimon]

рифленого стекла нет, а вот конфорка газовая есть ) Сейчас просто немножко не до того...