Мне любопытно, как JWST выполняет стабилизацию изображения. Этот документ от 2005 года посвящен этому, но было бы полезно более общее высокоуровневое описание процессов от знающего человека.
В частности, как JWST стабилизирует свои изображения?
Навскидку, вот несколько быстрых вопросов (могут быть и другие):
Стабилизируются ли данные до того, как они достигнут основных четырех датчиков JWST?
Насколько чувствительна система к вибрациям - порядка кГц?
Как питается эта система - батареи, реактивные колеса, и то, и другое?
…
В качестве дополнительной информации, быстрое прочтение примера проекта для JWST ( здесь ) с использованием калькулятора времени экспозиции JWST ( ETC ) предполагает, что время экспозиции 8000 секунд (более 2 часов) может быть типичным для проекта. Конечно , 2 часа вполне достаточно для нетривиального джиттера и дрейфа.
Кроме того, мне немного любопытно, как стабилизация изображения JWST может сравниться по качеству и механике с той, что используется в смартфонах текущего поколения.
Обновление 1: из ответа @ user3528438 ниже видно, что изображения, созданные JWST, скорее всего, состоят из нескольких изображений (каждое с возможной продолжительностью экспозиции порядка 1000 секунд), выровненных и сложенных.
Обновление 2: этот фрагмент (обнаруженный после исходного поста) из часто задаваемых вопросов НАСА о гироскопах JWST может иметь отношение:
HRG Уэбба и датчик точного наведения (FGS) работают с последней оптикой в телескопе, называемой зеркалом точного управления (FSM), для стабилизации луча света, исходящего от телескопа и попадающего в научные инструменты. FSM может очень быстро наклоняться и наклоняться на небольшую величину, чтобы компенсировать небольшие движения или «дрожание» светового луча , что позволяет избежать необходимости очень точно наводить всю обсерваторию на цель. HRG вместе с STA и реактивными колесами помогают стабилизировать крен вокруг оптической оси.
(Я добавил жирный шрифт к сказанному выше.)
В FAQ говорится, что «FSM может очень быстро дать чаевые на небольшую сумму». Интересно, сколько и как быстро? С собственным блоком питания и приводами?
Это похоже на «оптическую стабилизацию изображения», которая использовалась в iPhone до 12 Pro. (см. здесь и, возможно, здесь ).
Сначала давайте посмотрим, как Хаббл сделал это для сверхглубокого поля Хаббла (HUDF).
Наблюдения проводились в два сеанса, с 23 сентября по 28 октября 2003 г. и с 4 декабря 2003 г. по 15 января 2004 г. Общее время экспозиции составляет чуть менее 1 миллиона секунд, с 400 витков, при типичном времени экспозиции 1200 секунд. Всего было сделано 800 снимков ACS в течение 11,3 дня, по 2 на каждом витке, а наблюдения NICMOS продолжались 4,5 дня. Все отдельные экспозиции ACS были обработаны и объединены Антоном Кукемором в единый набор научно полезных изображений, каждое из которых имело общее время экспозиции от 134 900 до 347 100 секунд. Чтобы наблюдать за всем небом с одинаковой чувствительностью, HST должен был бы вести непрерывные наблюдения в течение миллиона лет.
Помните, что главный телескоп — это самый чувствительный астротрекер на космическом корабле с большим отрывом, поэтому попытка использовать другой трекер для обнаружения дрейфа и компенсации только усугубит ситуацию. В результате единственный способ обнаружить дрейф — это использовать сам главный телескоп, например, разделить длинную выдержку на несколько коротких, а затем совместить и синтезировать их в цифровом виде.
Космос — тихое место, поэтому здесь нет источника вибраций, хотя орбита может немного колебаться. Телескоп может сделать 1000+ секунд одной экспозиции, естественно. Стабилизация/укладка необходима только в течение нескольких часов или дней воздействия.
Как указано в цитируемом ответе, еще одна причина разделить длинные выдержки на короткие — это улучшить соотношение сигнал-шум (SNR) и динамический диапазон. Лучший на сегодняшний день датчик цифрового изображения имеет динамический диапазон не более 16 ступеней. Когда этого недостаточно для вашего наблюдения (довольно часто бывает, я думаю), вам нужно добавить больше экспозиций, например, использование 256 экспозиций дает вам еще 8 ступеней динамического диапазона.
пользователь3528438
Брюс Симонсон