Оптимальная высота для спутника фоторазведчика

[sleo]

Вы, наверное, смотрели на искажение лучей, проходящих параллельно нагретой дороге?

Посмотрите на яркие звезды в зените, увидите то же самое.

Волнистость вокруг звезды? Как это увидеть?

Небольшое уточнение по поводу размытия. Чтобы получить разрешение 5 см,  нам нужно зеркало (или эквивалентный интерферометр) диаметром 20м на ЛЕО (200 км). Если мысленно провести конус от точки наблюдения до зеркала, то на высоте 10км диаметр конуса будет 1м, т.е. лучи по краям конуса пройдут через разные неоднородности, и мы получим размытие. Другими словами, ограничение все-таки есть, и боюсь, что звездочки на погонах из космоса мы никогда не разглядим.    

Не пугайте зеркалом диаметром 20м ! Два метра - это куда ни шло, но двадцать...

[JoJo]

Посмотрите на яркие звезды в зените, увидите то же самое.

Волнистость вокруг звезды? Как это увидеть?

Да не волнистость, а дрожание. Звезда будет резкой яркой точкой, но эта точка будет болтаться в поле зрения.

Не пугайте зеркалом диаметром 20м ! Два метра - это куда ни шло, но двадцать...

Да, пардон, это для 1000км :oops: , для 200км - 4 метра. Но рассуждения остаются в силе.

[sleo]

Да не волнистость, а дрожание. Звезда будет резкой яркой точкой, но эта точка будет болтаться в поле зрения.

Так дрожание устраняется короткой выдержкой, о чем уже писалось выше. Здесь же интересно другое - будут ли узкие линии искажаться плавно, или они разобьются на отдельные скачущие точки в "трубке" диаметром 30 см.

[Старый]

1. Ну не приснилось же это мне.

Не приснилось. Просто память подвела.

3. Договор запрещал выдвижение локаторов ПРО за границы договорившихся стран. А Красноярск как раз в центре СССР. А вот исландский (?) локатор США тот нарушал договор.

Договор РАЗРЕШАЛ размещение новых таких РЛС только по периферии национальной территории ориентированными вовне. Красноярская РЛС размещалась на периферии территории но была ориентирована вовнутрь, чем и нарушала договор.

[Wyvern]

....Не пугайте зеркалом диаметром 20м ! Два метра - это куда ни шло, но двадцать...

А "зеркальце" в КИЛОМЕТРЫ диаметром?  :lol: А тем не менее, именно такое "зеркало", вернее антенну, можно получить у РЛС с синтезированной апертурой.  И ей не будут (относительно) мешать ни облака, ни тучи, ни пыльные бури. Да еще и под грунт можно заглянуть.
Так, что фоторазведчики - как бы помягше....  :wink:

[Старый]

С рефракцией всё хитрее. Во-первых нет "фиксированного запрета на разрешение" - как нет фиксированного размера областей с разным коэффициентами преломления. Во-вторых динамическая рефракция компенсируема, и не только накоплением сигнала, но и например программно. И активные методы есть, скажем по референсному лазеру.

Для съёмки сверху вниз такие методы неприменимы.

Посему теоретически доступен дифракционный лимит (если не выше), но вот с практикой всё упирается в компы, оптику и время. Так что качество будет постоянно расти, никаких магических 5, 30, 50см - нет.

Есть, есть. Реально до 1 метра вообще нет никаких проблем. Потом проблемы начинают быстро нарастать и уже в районе полметра мы упираемся в стену атмосферной рефракции. Выбором времени съёмки в утреннее время удаётся отодвинуть упор до 0.3 метра но очень редко.
 То есть грубо говоря размер "стекляного бисера" - 0.3 метра. Всё что крупнее видно без проблем.

[Старый]

2 Старый - попробуйте всё же промоделировать в уме ситуацию (грубая аналогия), когда газета лежит на полу, "слой стеклянных шариков" (коэффициент преломления которых ненамного отличается от воздуха) находится не на газете, а на высоте пусть один метр над газетой, а фотоаппарат - на высоте 1м 20 см...

"Слой стекляных шариков" это не реальность а аналогия позволяющая объяснить суть проблемы. На самом делое никакого стекла в воздухе конечно нет. Поэтому ваша аналогия неприменима.

[JoJo]

Так дрожание устраняется короткой выдержкой, о чем уже писалось выше.

ДА

Здесь же интересно другое - будут ли узкие линии искажаться плавно,

ДА

или они разобьются на отдельные скачущие точки в "трубке" диаметром 30 см.

НЕТ :!:
Из соображений непрерывности фукнкции распределения плотности  
Но с учетом вышесказанного  :wink:

[AlexCherny]

"Слой стекляных шариков" это не реальность а аналогия позволяющая объяснить суть проблемы. На самом делое никакого стекла в воздухе конечно нет. Поэтому ваша аналогия неприменима.

Так по этой же причине и ваша аналогия неуместна!

[Старый]

Так по этой же причине и ваша аналогия неуместна!

"Моя" аналогия только илюстрирует суть дела но никак не является прямой.

[AlexCherny]

Так по этой же причине и ваша аналогия неуместна!

"Моя" аналогия только илюстрирует суть дела но никак не является прямой.

Моя (тоже непрямая) аналогия, в свою очередь, показала ошибочность вашей.

[dsc]

Можно воспользоваться еще одной аналогией, не аппелируя к стеклянным шарикам. По принципу Гюйгенса-Френеля, каждая точка волнового фронта является источником вторичных волн. Мы можем считать, что рассматриваем поверхность волнового фронта  на некоторой (достаточно большой) высоте, выше которой свет распространяется прямолинейно. Соттветсвенно все искажения, связанные с атмосферной турбуленцией накапливаются ниже  и размывают изображение на этой условной поверхности.

Собственно принимая высоту выше которой нет никаких атмосферных искажений 10 км и максимальный угол, на который может отклониться луч света 1" получим предельную разрешающую способность 5 сантиметров. Эти цифры условны и их можно выбирать из других соображений.

Следующий вопрос связан с тем что размер неоднородностей в атмосфере близов к 30 сантиметрам. Поэтому в маленький телескоп звезда кажется точкой которая колеблется около некоторого среднего пложения. В большой телекоп мы увидим размытое пятно,
так как в поле зрения большого телескопа будет несколько неоднородностей. По видимому-такую аналогию можно применить и к спутникам.

На всероссийской олимпиаде по астрономии для школьников в 2002 году (она проходила в Железногорске) была в точности такая задача. Там получался ответ около 5 мм при самых благоприятных усолвиях.

[Старый]

Следующий вопрос связан с тем что размер неоднородностей в атмосфере близов к 30 сантиметрам. Поэтому в маленький телескоп звезда кажется точкой которая колеблется около некоторого среднего пложения. В большой телекоп мы увидим размытое пятно,
так как в поле зрения большого телескопа будет несколько неоднородностей. По видимому-такую аналогию можно применить и к спутникам.

Ещё раз повторяю: эта аналогия неправильна и неприминима.
 В случае с телескопом мы смотрим на бесконечность через слой бисера находящегося перед объективом.
 В случае спутника мы смотрим из бесконечности через слой бисера лежащий на объекте.
 В одном случае "слой бисера" находится перед объективом, в другом случае удалён на бесконечность непосредственно к объекту наблюдения. Почувствуйте разницу.

[Morin]

1. Ну не приснилось же это мне.

Не приснилось. Просто память подвела.

3. Договор запрещал выдвижение локаторов ПРО за границы договорившихся стран. А Красноярск как раз в центре СССР. А вот исландский (?) локатор США тот нарушал договор.

Договор РАЗРЕШАЛ размещение новых таких РЛС только по периферии национальной территории ориентированными вовне. Красноярская РЛС размещалась на периферии территории но была ориентирована вовнутрь, чем и нарушала договор.

1. Так не бывает. Можно что-то забыть, перепутать, но придумать воспоминание нельзя. Попробую найти источник информации.
2. Да. Такая демагогическая аргументация и использовалась США. Но как РЛС обращенная вовнутрь СССР угрожала безопасности США? По аналогии можно сказать, что если закон разрешает иметь гладкоствольное оружие, но запрещает нарезное, то обладание рогаткой есть нарушение закона!

[Morin]

Собственно принимая высоту выше которой нет никаких атмосферных искажений 10 км и максимальный угол, на который может отклониться луч света 1" получим предельную разрешающую способность 5 сантиметров. Эти цифры условны и их можно выбирать из других соображений.

Практике космической фоторазведки уже 50 лет. Предел разрешения 0,3...0,5 м достигнут уже больше 30 лет назад и с тех пор не движется. Это косвенно подтверждает рассуждения о "стеклянных шариках". :-)

[Старый]

1. Так не бывает. Можно что-то забыть, перепутать, но придумать воспоминание нельзя. Попробую найти источник информации.

Ну так вы и перепутали. Вы помните что проблема была, а как она возникла не помните.
 А дело было так что США именно со спутников очень внимательно следили за строительством РЛС и когда оно приняло необратимый характер выкатили эту претензию. И было это ещё до Горбатого.

2. Да. Такая демагогическая аргументация и использовалась США.

Не демагогическая аргументация а дух и буква договора.

Но как РЛС обращенная вовнутрь СССР угрожала безопасности США?

При чём тут угроза безопасности США? Никто не говорил что этв РЛС нарушала безопасность США. Претензии были в том что она нарушает договор по ПРО.
 По этому договору РЛС ПРН не должны иметь возможности просматривать пространство над територией собственной страны. Только и всего.

По аналогии можно сказать, что если закон разрешает иметь гладкоствольное оружие, но запрещает нарезное, то обладание рогаткой есть нарушение закона!

Договор чётко и однозначно именно по своему духу запрещал строить РЛС просматривающие пространство над собственной страной. Какие ещё нужны аналогии?

 Для прикрытия северо-восточного направления эту РЛС сначала хотели построить в Норильске. Но потом решили что это слишком далеко и дорого и перенесли её южнее аж до Енисейска, от большого ума даже не заглянув в святцы и не попытапвшись както согласовать со вторым участником договора.

[m939]

От этого размытия нельзя избавиться т.к. атмосфера неоднородна и световые лучи преломляются на этих неоднородностях непрерывно.  Аналог такой: стелим на пол газету и посыпаем её тонким слоем стеклянных шариков диаметром в миллиметр. Сквозь этот слой легко будут видны детали превышающие по размеру шарики (заголовки, контуры изображений, крупные детали изображений, границы текстовых столбцов и т.п.) но совершенно невозможно будет разобрать буквы. Причём предел разрешения будет одинаков с любого расстояния. Вот считайте что над землёй лежит слой стеклянных шариков диаметром 0.3м. Всё что больше - сквозь них проступает, всё что меньше - нет.

Чем плоха эта аналогия, т.е. чем она принципиально отличается от ситуации в атмосфере:
1). у шариков резкая граница, а в атмосфере свойства меняются плавно,
2). коэффициент преломления стекла n=1.5-1.9, а воздуха 1.0003 и меняется только в последнем знаке.

Что из этого вытекает?

1). При таком n стеклянный шар - очень сильная линза. Падающий на него параллельный пучок света фокусируется вблизи обратной стороны шара. Проходящие через него лучи (ближе к краю) отклоняются на десятки градусов. И эта ситуация не зависит от размера шаров.
В воздухе же из-за неоднородностей лучи отклоняются на 1".

2). Резкие границы шаров порождают разрывы лучей после прохождения: луч прошедший через край шара и очень близкий к нему в начале луч прошедший мимо после шаров будут расходиться под большим углом. И величина этого угла меняется при сближении лучей (главное, чтобы один шел мимо шара, а другой попадал в него).
В атмосфере преломление меняется плавно и чем ближе мы берем входящие лучи, тем под меньшим углом будут идти выходящие => Нет разрывов, любая линия останется непрерывной.

[m939]

Вы говорите о резкой кривой типа кардиограммы. Я же имел в виду плавную кривую типа синусоиды с достаточно большим пространственным периодом.

Амплитуда 0.5-5 см, длина волны 10-30 см. На кардиограмму не тянет.

[m939]

Есть, есть. Реально до 1 метра вообще нет никаких проблем. Потом проблемы начинают быстро нарастать и уже в районе полметра мы упираемся в стену атмосферной рефракции. Выбором времени съёмки в утреннее время удаётся отодвинуть упор до 0.3 метра но очень редко.

А с какой экспозицией делают эти снимки?

[Старый]

А с какой экспозицией делают эти снимки?

А хрен его знает. Но достаточной для того чтобы позаботиться о компеннсации сдвига изображения.