6. června 2019

bez atmosféry v cestě může NASA pořídit některé z nejpřesnějších snímků dostupných z vesmíru. Technologie za vesmírnou fotografií musí překonat technologii pozemských kamer. Fotografické vybavení ve vesmíru je těžší získat servis. Aby bylo zajištěno, že je vše připraveno být součástí programu průzkumu vesmíru, musí zařízení projít rozsáhlým testováním. Zjistěte více o kamerách a dalších zařízeních používaných ve vesmíru a přísných standardech, kterým musí čelit.

jaké věci ve vesmíru NASA pořídila?

v průběhu let NASA fotografovala různá těla ve vesmíru, některá ze země a jiná z oběžné dráhy. Mezi nejznámější patří obrazy, které zachytily veřejnou představivost tím, že ukazují objekty způsobem, který si většina lidí na Zemi nedokáže představit. Mnoho z těchto obrazů se stalo kulturními ikonami, které pomohly změnit pohled lidí na Zemi a její místo ve vesmíru.

Earthrise

astronauti Apolla 8 vyfotili tento slavný obrázek v roce 1968 při oběžné dráze Měsíce. Ukazuje zemi stoupající nad měsíčním obzorem jako voskující měsíc nad zemí. Tento obrázek uvedl do perspektivy, jak malá se naše planeta objevuje z vesmíru. Až do obrazu si málokdo dokázal představit zemi jako něco tak malého, že by ji mohla zachytit jediná fotografie.

krátce poté, co veřejnost viděla obraz, začalo ekologické hnutí. Autor Jeffrey Kluger a mnoho dalších připisují obrázek Earthrise této události. Jen dva roky poté, co posádka Apolla 8 pořídila snímek, založili obhájci životního prostředí první Den Země 22. Dubna 1970.

astronauti

dlouho před selfies s mobilními telefony astronauti fotografovali sebe a sebe během své práce ve vesmíru. Ať už se vznášejí na vesmírné stanici nebo podnikají kroky na Měsíci, astronauti zdokumentovali své úsilí v obrazech, které NASA sdílela s veřejností.

některé obrazy — například lidské stopy na Měsíci — inspirují. Jiní — jako astronauti spící vzhůru nohama na Mezinárodní vesmírné stanici-ukazují realitu života ve vesmíru. Prostřednictvím těchto obrázků mohou lidé na Zemi vidět životy astronautů a zároveň jim dát představu o tom, co lidé cestující vesmírem zažijí v budoucnu.

mlhoviny

fotografie pořízené z pokročilé kamery Hubbleova vesmírného dalekohledu pro průzkumy — HST ACS-ukazují širokou škálu vlnových délek od ultrafialového až po viditelné, což umožňuje fotografie mlhovin. Tato těla jsou rodištěm hvězd. Vidět tyto hvězdné školky staví nebeskou postavu jako slunce do perspektivy jakékoli jiné středně velké hvězdy.

fotografie mlhoviny však slouží jinému účelu než filozofickému. Tvary mlhovin se zdají nejasně podobné, přesto zůstávají drasticky odlišné od všeho na Zemi. Názvy těchto těl naznačují jejich možné podobnosti, jako jsou pilíře věčnosti, což je pouze část Orlí mlhoviny. Fotografie těchto těl svědčí o ohromující, nečekané kráse mimo zemskou atmosféru.

planetární povrchy

Rovery vyslané na jiné planety a měsíce zachytily fotografie krajiny a poslaly tyto obrazy zpět na Zemi. Například Sojourner a Pathfinder poslali NASA obrázky z povrchu Marsu v roce 1997. Jak podrobné jsou satelitní snímky, prohlížení planet a měsíců přímo z povrchu umožňuje obrazům přesněji ukázat relativní výšky hor a hloubky kráterů.

první snímky povrchu Marsu šokovaly mnoho lidí, kteří očekávali pohledy na mimozemskou civilizaci. Ale tyto fotografie také ilustrovaly rozlehlost světa bez povětrnostních vlivů deště, které zde máme na Zemi. Suchá, zaprášená marťanská Krajina nadále fascinuje ty na zemi, kteří pórují nad obrázky odeslanými z poslední mise lander.

blízké orbitální pohledy

snímky z kosmických sond, jako je Voyager 1 a 2, ukázaly mnohem vyšší detaily planet a měsíců ve sluneční soustavě, než mohly vidět dalekohledy vázané na Zemi. V roce 1979 Voyager 1 prošel Jupiterovým sopečným měsícem Io a zachytil náhodnou sopečnou erupci, která vytvořila oblak vysoko nad povrchem. Ačkoli se NASA takové snímky nepokusila pořídit, stal se prvním snímkem sopky kdekoli mimo zemi.

Deep Space Images

v roce 2004 strávil Hubbleův vesmírný dalekohled 1 milion sekund, aby zachytil expozici hlubokého vesmíru ukazující více než 10 000 galaxií. Dalekohled vyžadoval 400 oběžných drah země, aby plně zachytil obraz. I když to vyžadovalo dlouhou expozici, tento snímek zachytil představivost diváků po celém světě.

stejně jako obrázek Earthrise ukázal planetu dostatečně malou, aby se vešla do jediné fotografie, slavný obraz HST ukázal rozlehlost vesmíru a bezvýznamnost naší vlastní galaxie Mléčné dráhy. Země se točí kolem hvězdy, která je jednou z miliard ve vesmíru. Tato fotografie inspiruje pokračující a další průzkum vesmíru při hledání dalších planet podobných Zemi, které pravděpodobně existují mimo sluneční soustavu.

obrázky na pozadí

ne všechny obrázky zahrnují viditelné světlo. V roce 1992 Průzkumník kosmického pozadí NASA ukázal mikrovlnné záření, pozůstatek velkého třesku. Tento snímek získal v roce 2006 Nobelovu cenu NASA za přínos vědě. Zatímco jiné fotografie ukazují pouze to, co lidé mohou vidět, obraz mikrovln ve vesmíru zobrazoval spektrum mimo viditelné světlo. Ukázalo se, že pozůstatky velkého třesku zůstávají dodnes, po celém vesmíru, čekající na kameru se správným objektivem, která je uvidí.

komety

NASA nejen pořídila snímky procházejících komet, ale také zachytila detailní záběry těchto těl. 4. července 2005 NASA pořídila fotografii projektilu, který zasáhl skalní jádro komety Tempel 1. Zachytila také kometu Shoemaker-Levy, která v roce 1994 zaútočila na Jupiter.

detailní pohled na kometu změnil názory mnoha lidí na tato nebeská těla. I když je obecně vidíme ze země jako pouze jasné pruhy, vidět skálu, která tvoří jádro, dává jasnější obraz o tom, co jsou komety.

země

satelity na oběžné dráze pravidelně fotografují zemský povrch. Série satelitů Landsat NASA neustále obíhala a zachytila snímky Země od zahájení programu v roce 1972.

program Landsat dnes není jediný, kdo pořizuje satelitní snímky Země. Komerční a bezpečnostní satelity dělají totéž. Často, ačkoli, sdílejí své fotografie pouze se zákazníky nebo vládami, respektive. Tyto malé a střední satelity nemají dlouhodobou kapacitu většího tělesa obíhajícího kolem planety, ale stále potřebují trvanlivost a trvalé kamery, aby zůstaly užitečné co nejdéle.

slunce

pro adekvátní zachycení snímků slunce používá NASA speciální nástroje. Díky nim může fotografovat dramatické pohledy na sluneční erupce a sluneční skvrny. Tyto obrázky ukazují slunce jako více než žárovku a ohřívač pro planetu. Prostřednictvím sledování solárních fotografií se vědci mohou dozvědět více o operacích, které vytvářejí energii pro Slunce.

jak fotografují ve vesmíru?

jak astronauti fotografují ve vesmíru? Odpověď závisí na aplikaci. Na Mezinárodní vesmírné stanici nebo ISS astronauti rychle pořizují fotografie mimo okno. Protože se ISS pohybuje tak rychle, astronauti nemají čas nastavit kameru pro výstřel nebo vyměnit čočky. Aby bylo zajištěno, že zachytí skvělý snímek, astronauti vždy udržují osm kamer v pohotovosti v kopuli vesmírné stanice, takže někdo může vzít kameru a v případě potřeby vyfotit.

pokud jde o fotografování z Hubbleova vesmírného dalekohledu, zařízení je vybaveno více kamerami pro fotografování vesmíru. Místo toho, aby působil jako vizuální dalekohled, jako je typ, který astronomové používají na zemi, funguje HST spíše jako digitální fotoaparát pro snímání snímků stejnou metodou jako kamera mobilního telefonu. Rádiové vlny pak přenášejí tyto digitální obrazy zpět na Zemi. Digitální snímky vyžadují k fotografování více nástrojů, včetně kamer s viditelným světlem, infračervených senzorů a detektorů tepla.

typy senzorů a kamer na Hubbleově vesmírném dalekohledu jsou nezbytné, protože zařízení na HST musí trvat roky. K opravě dalekohledu od jeho spuštění v roce 1993 došlo pouze k pěti plánovaným servisním misím.

jaké materiály používá Hubbleův vesmírný dalekohled?

materiály na HST musí odolat teplotním výkyvům o více než 100 stupňů při každé oběžné dráze kolem Země. Dodatečně, exteriér Hubble je bombardován zářením ze slunce bez ochrany před atmosférou, kterou mají teleskopy vázané na Zemi.

struktura samotného dalekohledu je pouze tenká vrstva hliníku, ale mimo to jsou vrstvy izolace. Jedna vrstva se skládá z přikrývek, známých také jako vícevrstvá izolace nebo MLI. V průběhu času se oblasti MLI rozpadly z ozáření a teplotních změn. V místech, kde tato izolace potřebovala opravu nebo výměnu, astronauti opravili HST novými vnějšími vrstvami přikrývky.

krov kostry drží kůži od nástrojů uvnitř. Vyrobeno z grafitového epoxidu, tento krov má lehkou, ale silnou strukturu. Na zemi používají sportovní vybavení, jako jsou tenisové rakety, rámy jízdních kol a golfové hole, ve své konstrukci grafitový epoxid, který kombinuje sílu, dlouhověkost a nízkou hmotnost.

přístroje jiné než kamery pomáhají HST pohybovat se a cílit na potřebná těla. Jemné naváděcí senzory umožňují HST zůstat nasměrován na věc, kterou fotografuje, pomocí vzdáleností mezi cílovým tělem a blízkými vodícími hvězdami. Pro studium černých děr musí HST oddělit světlo do svého barevného spektra pomocí spektrografu space telescope imaging spectrograph. Na palubě HST je také tepelný senzor zvaný blízká infračervená kamera a spektrometr s více objekty. Spektrograf kosmického původu se dívá na části ultrafialového záření, aby studoval plyny ve vesmíru. Kromě toho je HST vybaven kamerami pro fotografování vesmíru, které zachycují snímky mimo naši sluneční soustavu.

jaké kamery jsou na HST?

dvě hlavní kamery s viditelným světlem na HST pomáhají zachytit nejznámější snímky z tohoto dalekohledu. Jak pokročilá kamera pro průzkumy, ACS, tak širokoúhlá kamera 3 nebo WFC3 umožňují vědcům ze země fotografovat z vesmíru.

ACS je vybaven třemi kamerami-širokoúhlými, solárními slepými a fotoaparáty s vysokým rozlišením. Kamera s vysokým rozlišením byla v roce 2007 offline a astronauti ji nemohli opravit během oprav kamer ACS v roce 2009. Širokoúhlá kamera pořizuje velké snímky vesmíru. Když sluneční záření zasahuje do ultrafialového světla, vědci používají solární slepou kameru, která zachycuje horké hvězdy a další tělesa emitující ultrafialové záření. Kamera s vysokým rozlišením mohla fotografovat uvnitř galaxií. Wfc3 nahrazuje některé z těchto funkcí.

přední kamera Hubbleova vesmírného dalekohledu, WFC3, dokáže zachytit snímky v celé řadě světelných spektra — téměř ultrafialové, viditelné a blízké infračervené. Snímky z WFC3 a ACS se kombinují, aby astronomům poskytly jasnější obraz vesmíru, než kterýkoli z kamer může dosáhnout sám. Wfc3 má však v poslední době nějaké problémy. Kamera se vypnula na podzim 2018 kvůli hardwarovému problému. Zatímco Hubble má na palubě záložní elektroniku, astronauti musí opravit významné problémy na HST.

jak mohou kamery odolat drsnému prostředí?

aby odolávala drsným podmínkám, má HST izolační přikrývky mimo hliníkovou konstrukci. Vnitřek dalekohledu chrání jak vícevrstvá izolace, tak nové vnější vrstvy přikrývky. Uvnitř konstrukce mají nástroje dostatečnou ochranu pro bezpečný provoz.

odolné komponenty a záložní systémy zajišťují, že kamery na HST mohou fungovat s co nejmenším lidským zásahem. Protože tyto kamery nejsou stejné jako pozemský film nebo digitální fotoaparáty, fotografují jinak.

jak se liší fotografování ve vesmíru od fotografování na Zemi?

kosmická fotografie má mnoho faktorů, které se překrývají s fotografováním země, a další, které se liší. Ve vesmíru atmosféra nezakrývá sluneční světlo, takže vše vypadá jasněji a jasněji. Rychlost ISS nebo raketoplánu také hraje roli v tom, jak rychle musí astronauti pořizovat snímky. Mají vteřiny, než loď projde fotografovaným místem. Před pořízením fotografie není čas na výměnu objektivů fotoaparátu nebo odstranění krytů objektivů.

pokud jde o HST, prostorová fotografická kamera nefunguje jako standardní filmová kamera. HST má objektiv, který se otevírá pro příjem světla. Vědci používají k zachycení informací více filtrů. Poté, co HST přenáší tato data zpět na zemi, vědci kombinují data a přidávají barvu na základě filtru, kterým procházelo světlo. Při pohledu z dálky by galaxie nevypadaly tak živé jako fotografie upravené barvou. Divák blíže k některým galaxiím by však pravděpodobně viděl barvy blízké obrazům z HST.

jaké testovací postupy by kamery musely projít před vypuštěním do vesmíru?

při testování kamer na prostor přichází do hry několik faktorů. Zařízení musí být dostatečně odolná, aby obstála v přísnosti vesmírného cestování a podmínkách na oběžné dráze. Stejně jako cokoli určeného pro vesmír musí kamery před schválením k použití projít přísnými testovacími podmínkami. Simulace drsných podmínek a testování materiálů použitých k sestavení kamer pomáhají ověřit, zda jsou kamery připraveny k použití ve vesmíru.

v NTS poskytujeme testování materiálů k ověření trvanlivosti materiálů použitých při výrobě součástí kosmické lodi. Některé programy testování materiálu, které poskytujeme, zahrnují následující:

• složení
• koroze
• únava
• hořlavost
• ohyb
• náraz
• expozice ozonu a plynu
• smyk
• tah/komprese
• tepelná
• Termomechanická analýza

naše zařízení je vybaveno zařízením, které zajišťuje, že materiály používané v leteckém průmyslu dodržují pokyny Faa a RTCA do-160. Americká asociace pro laboratorní akreditaci certifikovala naše laboratoře podle ISO / IEC 17025. Testováním materiálů pro prostor, můžete ověřit, že struktury budou mít trvanlivost, aby vydržely v drsném prostředí.

dalším prostředkem výroby určitých materiálů a hotových dílů připravených pro prostor je provádění kosmických simulací. Tepelná vakuová komora umožňuje testování kosmických lodí a jejich součástí v prostředí podobném prostoru a nejvzdálenější části zemské atmosféry. Sluneční záření, chladné teploty a vysoké vakuum jsou podmínky, které zkoumané materiály nebo zařízení zažívají.

tato nastavení mohou vyvolat reakce v materiálech kosmické lodi, které nejsou na Zemi vidět. Například zvýšené teploty a vakuum zvyšují šance na odplynění plynovými reakcemi. Rozpoznáním, kdy dojde k odplynění, může testování simulace vesmíru předpovědět selhání v kosmické lodi. Zkouška na odplyňování je kritická, protože je to jedna z nejčastějších příčin selhání v takovém plavidle.

teplotní extrémy jsou také zásadní, protože satelity na oběžné dráze zažijí horké a studené, když jsou vystaveny slunečnímu záření nebo ne. Teploty v naší zkušební komoře mají rozsah -320 až 1 000 stupňů Fahrenheita, s možností testování výbuchů až 10 000 stupňů Fahrenheita. Plavidlo, které vydrží tyto podmínky, se může snadno postavit teplu a chladu prostoru.

tepelné vakuové testování, jako je druh, který provádíme, je oporou amerického vesmírného programu od jeho vzniku a v NTS máme 50 let zkušeností s testováním produktů pro letecký průmysl a další, abychom viděli, jak dobře dokážou vydržet extrémní prostředí. Provádění testovacích programů v tepelných vakuových komorách není jediná věc, kterou děláme. V NTS nabízíme podobné testování, abychom posunuli kosmické lodě a další zařízení na jejich hranice.

jaké podobné testování nabízí NTS?

aby každá kosmická loď dosáhla svého cíle, musí její pohonný systém fungovat. Testování materiálů pro prostor vyžaduje několik kontrol komponent. Plavidla se musí pohybovat podle očekávání, ať už mají posádku na palubě nebo ne. Součástí procesu hodnocení pohonných systémů je vidět, jak fungují ve stejných podmínkách ve vesmíru. Simulace prostoru je nezbytná pro testování pohonu, stejně jako při ověřování integrity struktury plavidla.

zkoušky pohonu vyžadují, aby motor zůstal při měření výkonu v klidu. Používáme statické testování k vyhodnocení základního výkonu motoru. Dále se systém přesune do našeho systému měření tahu, který je schopen pracovat se systémy až do 50 000 liber tahu. Protože takové systémy vytvářejí vysokou úroveň hluku, používáme vodou chlazené kanály k tlumení zvuku pro tišší testovací zařízení.

dalším kritickým aspektem testování kosmických lodí je hodnocení družic. Můžeme testovat velké i malé obíhající plavidla, i když tyto kategorie mají odlišné požadavky. Větší satelity zůstávají na geostacionární oběžné dráze po dobu nejméně 10 let, ale menší plavidla vydrží pouze několik týdnů až čtyři roky a obíhají na nízké nebo střední úrovni. Kratší životnost a nižší oběžné dráhy znamenají, že malé a střední satelity mají různé expozice prostředí ve srovnání s těmi na vyšších úrovních.

satelity s nízkou a střední oběžnou dráhou Země budou vyžadovat jiná nastavení pro simulaci vesmíru než větší geostacionární oběžná zařízení. Naše zařízení pro simulaci vesmíru umožňují přizpůsobení podmínek, aby bylo zajištěno realistické testování před tím, než se kosmická loď dostane na oběžnou dráhu.

Promluvte si s odborníkem na testování kosmických kamer a podobných postupů

Máte-li jakékoli dotazy týkající se našich testovacích metod, certifikací, inženýrů nebo řízení našeho dodavatelského řetězce, kontaktujte nás online prostřednictvím našeho formuláře zeptejte se odborníka. Pokud se rozhodnete, že vaše společnost bude mít prospěch z našich testovacích programů, požádejte nás o cenovou nabídku na NTS. S 50 let zkušeností s vývojem leteckých zkoušek a simulací máme schopnosti zajistit, aby vaše výrobky byly připraveny k leteckému pohonu a drsnému prostředí mimo zemi.