03.03.2022Abstrakt
Weltraumschrott stellt die größte Bedrohung für den sicheren Betrieb von Satelliten dar. Bei der Überwachung von Weltraumschrott bieten kleine Teleskope einen erheblichen Kostenvorteil. Allerdings ist die Fähigkeit bestehender kleiner Teleskopsysteme, lichtschwache Objekte zu erfassen, selbst unter idealen Licht- und Atmosphärenbedingungen begrenzt. Um diese Einschränkungen zu überwinden, entwickelten die Forscher von JT McGraw and Associates, LLC ein optisches Detektionssystem mit Tucsen-Technologie.Dhyana 95Eine Kamera, ein Teleskop mit einer deutlich kleineren Öffnung als üblicherweise zur Beobachtung von Weltraumschrott verwendet, ist eine solche Kamera. Forschern ist es gelungen, mithilfe kleiner Teleskope die routinemäßige Überwachung kleiner Objekte in und um die geostationäre Umlaufbahn zu realisieren.
Abb. 1 Dieses optische System mit 0,35 m Öffnung ist derzeit am Forschungs- und Entwicklungsstandort von JTMA in der Nähe von Albuquerque, New Mexico, im Einsatz. Das System basiert auf einem 14-Zoll-Celestron-SCT mit einem Hyperstar-Primärfokuskorrektor.
Abb. 2 – Bildstapel mit siderischer Geschwindigkeit, der ein Sternfeld mittlerer Dichte, drei leicht identifizierbare geostationäre Objekte und ein helles, nahezu geostationäres Objekt zeigt. Das nicht identifizierte Objekt ist nicht im öffentlichen Katalog verzeichnet, aber hell genug, dass keine aufwendige Analyse zu seiner Erkennung erforderlich ist.
Analyse der Bildgebungstechnologie
Weltraumschrott ist aufgrund schwacher Signale, geringer Größe und unauffälliger Formmerkmale bei Bodenbeobachtungen schwer zu erkennen und zu verfolgen.Dhyana 95Die Kamera verfügt über eine effektive Bildfläche von 22,5 × 22,5 mm, eine Pixelgröße von 11 × 11 μm und ein mittleres Ausleserauschen von 1,8E-. Bei einer Chipkühlungstemperatur von -10 °C ist der Dunkelstrom vernachlässigbar. Die Kamera kann Daten via USB 3.0 oder CameraLink übertragen und erreicht dabei Geschwindigkeiten von über 100 Millionen Pixeln pro Sekunde. Im Beobachtungsexperiment nutzten die Forscher die Vorteile der hohen Empfindlichkeit und der großen effektiven Bildfläche der Dhyana-95-Kamera in Kombination mit ihrer hohen Bildrate und dem geringen Ausleserauschen, um mithilfe eines kleinen Teleskops erfolgreich kleine Objekte in und um die geostationäre Umlaufbahn routinemäßig zu überwachen.
Referenzquelle
1. Zimmer, P., JT McGraw, M. Ackermann, „Auf dem Weg zur routinemäßigen, ungerichteten Überwachung kleiner Objekte in und nahe der geostationären Umlaufbahn mit kleinen Teleskopen.“ Advanced Maui Optical and Space Surveillance Technologies Conference (AMOS), 2017.
2. Zimmer, P., JT McGraw, M. Ackermann, „Kostengünstige optische Weitfeld-Weltraumüberwachung mit sCMOS und GPUs“, Proceedings der Advanced Maui Optical and Space Surveillance Technologies Conference 2016. Wailea, Maui, Hawaii, 2016.
