利用小型望遠鏡監測太空碎片

抽象的

太空碎片是衛星安全運作的最大威脅。在太空碎片監測應用中，小型望遠鏡具有巨大的成本優勢。然而，即使在理想的光照和大氣條件下，現有小型望遠鏡系統偵測微弱目標的能力也有限。為了克服這些限制，JT McGraw and Associates, LLC 的研究人員利用 Tucsen 的…建造了一個光學探測系統。禪那 95相機，一種比通常用於觀測太空碎片的望遠鏡口徑小得多的望遠鏡。研究人員已成功利用小型望遠鏡對地球同步軌道及其周圍的小型物體進行常規監測。

圖 1 這套 0.35 公尺光學系統目前部署在 JTMA 位於新墨西哥州阿爾伯克基郊外的研發基地。該系統基於一台 14 吋 Celestron SCT 望遠鏡，並配備了 Hyperstar 主焦點校正器。

圖 2 – 恆星時影像疊加圖，顯示了一個中等密度的星場、三個易於識別的地球靜止軌道天體和一個明亮的近地球靜止軌道天體。此未識別天體不在公開星表中，但亮度足夠高，無需複雜的分析即可探測到它。

影像技術分析

由於訊號微弱、體積小、形狀特徵不明顯，太空碎片難以透過地面觀測進行探測與追蹤。禪那 95該相機有效成像面積為22.5×22.5mm，像素尺寸為11×11μm，平均中位數讀出雜訊為1.8E-。當相機晶片冷卻溫度降至-10℃時，暗電流可忽略不計。該相機可透過USB 3.0或CameraLink傳輸數據，速度可達每秒1億像素以上。在觀測實驗中，研究人員充分利用了Dhyana 95相機的高靈敏度和大有效成像面積的優勢，結合其高幀率和低讀出噪聲的特性，成功地通過小型望遠鏡實現了對地球靜止軌道及其周邊小天體的常規監測。

參考來源

1. Zimmer, P., JT McGraw, M. Ackermann，「利用小型望遠鏡對地球靜止軌道及其附近小物體進行常規無提示監視」。 2017 年毛伊島高階光學與太空監視技術會議 (AMOS)。

2. Zimmer, P., JT McGraw, M. Ackermann，“使用 sCMOS 和 GPU 的經濟實惠的寬視場光學空間監視”，2016 年毛伊島先進光學和空間監視技術會議論文集。夏威夷毛伊島瓦伊萊亞，2016 年。