Техническое примечание препринта ArXiv : Демонстрация обнаружения астероидов с помощью данных SkySat-3 B612 с использованием синтетического отслеживания — интересное чтение! В аннотации сказано:
Мы сообщаем о результатах анализа данных наблюдения астероида B612, полученных камерами sCMOS на борту Planet SkySat-3 с использованием метода синтетического слежения. Анализ демонстрирует ожидаемое улучшение чувствительности отношения сигнал-шум астероидов за счет правильного наложения изображений с короткой экспозицией при постобработке.
Это система, оптимизированная для коротких (20 мс) экспозиций яркой, освещенной солнцем поверхности Земли с использованием формирователей изображения CMOS (не ПЗС), направленных в космос во время фазы затмения на ее полярной орбите, и для получения изображений тусклых объектов дальнего космоса. Для этого теста были протестированы астероиды с видимой величиной примерно от +14 до +16, но, согласно разделу 6.2, тот же 35-сантиметровый телескоп с небольшой переделкой оборудования будет иметь предельную звездную величину около +21!
На глаза бросилось следующее:
6.3 Будущие направления поиска астероидов
Недавно Pan-STARRS объявила о первом открытии межзвездного астероида. Это произошло примерно через 10 лет работы Pan-STARRS. По предварительным оценкам, скорость открытия в ближайшем будущем увеличится лишь незначительно, даже с такими телескопами, как LSST. Основная причина заключается в том, что межзвездные астероиды движутся очень быстро по сравнению с обычными ОСЗ, что дает изображение с штрихами с помощью PanSTARRS и LSST. Синтетическое отслеживание могло бы увеличить скорость обнаружения в 10–30 раз даже при использовании относительно небольших телескопов, таких как телескоп SkySat-3 с апертурой 35 см.
Вопрос: Что такое синтетическое отслеживание и почему 35-сантиметровый тепловизор Земли в 10-30 раз лучше, чем Pan-STARRS или LSST, для обнаружения межзвездных астероидов? Есть ли что-то фундаментальное в системе Pan-STARRS или Большом синоптическом обзорном телескопе , что неизменно для использования в этом конкретном приложении?
Обычный подход к отслеживанию тусклого движущегося объекта состоит в том, чтобы перемещать камеру, чтобы следовать предсказанному пути, делая длинную экспозицию.
Синтетическое отслеживание начинается с серии последовательных быстрых экспозиций. Если бы камера отслеживала механически, вы могли бы просто наложить и добавить их. (Лучший статистический метод объединения немного сложнее, но вы поняли идею)
Если камера не отслеживала, вы все равно можете сделать это путем вычислительного перемещения изображений перед объединением. Вы вычисляете, как сместилось бы изображение, если бы отслеживание было идеальным, и применяете это для синтеза каждого правильного изображения, а затем суммируете. Отсюда и «синтетический трекинг».
Одним из больших преимуществ поиска астероидов является то, что вы можете синтетически отслеживать множество возможных движений с помощью одного набора изображений. Механическое отслеживание может отслеживать движение только одной цели за раз.
Чтобы работать лучше, вам нужно много быстрых экспозиций. В идеале вы хотите, чтобы время экспозиции было настолько коротким, чтобы отслеживаемые цели перемещались менее чем на один пиксель во время экспозиции. Это ограничивает размытие синтетического изображения.
К сожалению, большинство камер телескопов работают в другом пределе: они долго смотрят. Это отлично подходит для механического отслеживания изображений, но приводит к полосам синтетически отслеживаемых изображений. Хотя источники шума сенсора (фотонный шум и тепловой шум) схожи, ПЗС-матрицы, обычно используемые в астрономических камерах, также имеют источник шума считывания, который растет с частотой . Это нормально для длинных выдержек, но делает CMOS-сенсоры с прямым считыванием гораздо более подходящими для быстрого считывания последовательностей.
Мы привыкли рассматривать движущиеся объекты как полосы на изображениях, так в чем же проблема? Это яркие полосы. Тусклые полосы бывают разные. Они распределяют целевой свет по группе пикселей, каждый со своим шумом. Это уменьшает общее SNR наблюдения и делает полосу менее заметной. Синтетическое отслеживание достаточно коротких изображений может привести к пределу шума сенсора в один пиксель, но только если экспозиция достаточно короткая.
Численный пример: 1000-пиксельная полоса в обычной камере с 10-секундной выдержкой имеет 10-секундный шум в каждом пикселе. При синтетическом изображении каждый пиксель, например, сэмплируется на определенном срезе 10 мс, поэтому (при прочих равных условиях) меньше шума. Это позволяет обнаруживать астероиды в 10 раз тусклее.
NB «Межзвездный астероид» здесь не означает «очень далеко в межзвездном пространстве». Это означает «двигаться как летучая мышь из ада, потому что она упала из межзвездного пространства, а не на солнечной орбите». Они тусклые, но в большинстве случаев их трудно увидеть с помощью фиксированных тепловизоров, потому что они движутся очень быстро.
Боб Якобсен
Боб Якобсен
ооо
ооо