Почему на фотографиях, полученных с облета Плутона аппаратом «Новые горизонты», отсутствует размытие в движении?

При использовании камеры и неустойчивости относительно цели происходит размытие изображения. Плутон имеет ширину 2370 км, и пролет происходил со скоростью ~14 км/с и с расстояния ~10 000 км.

Для сравнения, давайте масштабируем это до земных значений: 14 км/с ~= 50 000 км/ч => 60 км/ч — это масштаб ~840. Линейное уменьшение всего:

  • Скорость: 14 км/с => 60 км/ч
  • Размер Плутона: 2370 км => 2,8 км
  • Расстояние: 10 000 км => 12 км

Я не смог найти применяемый коэффициент увеличения, но, учитывая, что некоторые изображения увеличены до ~ 240 км, я бы предположил, что это не менее 10x.

Таким образом, пролет New Horizons над Плутоном подобен езде на машине со скоростью 60 км/ч и фотографированию чего-то размером ~2,8 км с расстояния ~12 км с 10-кратным зумом.

Как получается, что фотографии такие четкие, без видимых пятен? Мне кажется, что у меня есть некоторые концепции, данные или расчеты, и некоторые разъяснения были бы замечательными.

Время экспозиции имеет важное значение для расчетов, связанных с размытием движения.
Потребовалось бы совсем немного движения на скорости 60 км/ч, чтобы получить размытие движущегося объекта размером 2,8 км, удаленного на 12 км, не так ли? И чтобы удалить часть этого для более длинных экспозиций, вы все равно можете отрегулировать угол камеры (панорамирование, наклон и т. д.) относительно некоторой точки фокусировки. Тем не менее, я думаю, что вы ответили на свой вопрос в нем.
@TildalWave В сочетании с высоким зумом, длительной выдержкой и отсутствием размытия на уровне пикселей я не был уверен, что это действительно так :)
@steadyrain Выдержки были не такими длинными , но довольно стандартно поддерживать фиксированное положение надира по отношению к цели наблюдений. Было бы очень странно, если бы New Horizons этого не сделала.

Ответы (2)

New Horizons выполняет панорамирование во время съемки, чтобы устранить смазывание движения. См. этот связанный вопрос . Миссия " Вояджер" доказала , что это возможно:

Между сближением «Вояджера-2» с Сатурном в 1981 году и с Ураном в 1986 году диспетчеры разработали метод, называемый «компенсация движения изображения». Это включало перемещение платформы сканирования с низкой скоростью, что оказалось возможным, несмотря на повреждение, в сочетании с запуском двигателей для вращения всего космического корабля со скоростью, которая позволяла бы отслеживать цель достаточно долго для получения изображений.

Поскольку у New Horizons нет сканирующей платформы, для этого они вращают весь космический корабль.

New Horizons использует следующие двигатели :

Это все гидразиновые монотопливные двигатели.

MR103-H может работать с очень короткими импульсами, вплоть до 4 мс. Это дает минимальный импульсный бит 0,0026 Нс при 100 фунтов на квадратный дюйм.

Требование:

В частности, инструмент RALPH требует, чтобы обсерватория могла устанавливать и поддерживать скорость сканирования +/- 34 мкрад/с относительно любой заданной оси.

Документ о системе двигателей NH

У New Horizons нет платформы для сканирования. Они вращали весь космический корабль?
Да. И у них нет реактивных колес, поэтому для этого им приходится использовать подруливающие устройства, что весьма впечатляет.
Ничего себе, какие двигатели могут достичь такого низкого импульса и идеально контролируемого горения?
Добавил это к моему ответу.

Продолжайте масштабировать линейно, если хотите:

Speed: 14 km/s => 60 km/h  => 60m/h
Pluto size: 2370 km => 2.8 km => 2.8m
Distance: 10,000 km => 12 km => 12m

Это как объект размером с автомобиль на расстоянии 4 автомобильных длин. С учетом этого масштаба 60 метров в час вообще не кажутся очень быстрыми.

Редактировать:

Вот некоторая дополнительная информация, которую я почерпнул из информативной статьи о томографе LORRI, которую я нашел здесь .

В сочетании с тем, что тепловизор совмещен с прицелом с фокусным расстоянием 2630 мм, существует значительная вероятность размытия.

Подводя итог этим спецификациям:

  • Поле обзора: 0,29° × 0,29°
  • Номинальное время экспозиции: 50-200 мс
  • Фокусное расстояние: 2630 мм

Поле зрения LORRI составляет 0,29 °, что составляет около 5060 мкрад. При разрешении 1024 пикселя это около 4,94 мкрад на пиксель. Это число подтверждено в связанном PDF-файле на странице 5. Номинальное время экспозиции составляет 50–200 мс. Используя приведенные выше цифры (14 км/с на 10000 км), я получаю 280 мкрад радиального расстояния, пройденного при самом длительном воздействии. Это 56 пикселей или около 5% поля зрения. Этого достаточно, чтобы вызвать размытие, за исключением того факта, что транспортное средство маневрирует, чтобы удерживать цель на месте.

В статье объясняется, как они справляются с другим явлением, называемым «размазыванием считывания», которое вызвано тем, как электронные данные сбрасываются с ПЗС.

Проверяя математику, радиальное расстояние, пройденное за 0,25 с, составляет 350 урадов, что намного больше 1 FOV для LORRI. Мазок вполне реальная возможность.
Верный момент. Я добавил больше информации в свой ответ, чтобы ответить на ваш комментарий.