6. kesäkuuta 2019

ilman ilmakehää NASA voi ottaa tarkimpia avaruudesta saatavilla olevia kuvia. Avaruuskuvauksen taustalla olevan tekniikan täytyy ylittää maahan sidottujen kameroiden teknologia. Valokuvausvälineitä on ulkoavaruudessa vaikeampi saada huollettua. Jotta kaikki olisi valmis osaksi avaruustutkimusohjelmaa, laitteiden on käytävä läpi laaja testaus. Tutustu tarkemmin kameroihin ja muihin avaruudessa käytettäviin laitteisiin ja tiukkoihin standardeihin, joita niiden on noudatettava.

mistä asioista avaruudessa NASA on ottanut kuvia?

vuosien saatossa NASA on ottanut kuvia eri kappaleista avaruudessa, osa maasta ja osa kiertoradalta. Tunnetuimpia ovat kuvat, jotka ovat vanginneet yleisön mielikuvituksen esittämällä esineitä tavoilla, joita suurin osa maapallon ihmisistä ei osaa kuvitellakaan. Monista näistä kuvista on tullut kulttuurisia ikoneita, jotka auttoivat muuttamaan ihmisten näkökulmaa maapallosta ja sen paikasta maailmankaikkeudessa.

Earthrise

Apollo 8: n astronautit nappasivat tämän kuuluisan kuvan vuonna 1968 kiertäessään kuuta. Se osoittaa maan nousevan kuuhorisontin yli kuin vahaava Kuu maan yllä. Tämä kuva asettaa perspektiiviin, kuinka pieneltä planeettamme näyttää avaruudesta katsottuna. Ennen kuvaa harva osasi kuvitella maapallon niin pieneksi, että yksi valokuva voisi vangita sen.

pian sen jälkeen, kun yleisö oli nähnyt kuvan, ympäristöliike lähti liikkeelle. Kirjailija Jeffrey Kluger ja monet muut antavat earthrisen kuvan tästä tapahtumasta. Vain kaksi vuotta sen jälkeen, kun Apollo 8: n miehistö oli ottanut kuvan, ympäristön kannattajat perustivat ensimmäisen maan päivän 22.huhtikuuta 1970.

astronautit

kauan ennen selfieitä kännyköillä astronautit ovat ottaneet itsestään ja toisistaan kuvia työskennellessään avaruudessa. Olivatpa astronautit kellumassa avaruusasemalla tai ottamassa askelia kuussa, he ovat dokumentoineet ponnistelujaan kuviin, joita NASA on jakanut yleisölle.

jotkin kuvat — kuten ihmisen jalanjäljet kuussa-inspiroivat. Toiset — kuten ne astronautit, jotka nukkuvat ylösalaisin Kansainvälisellä avaruusasemalla-osoittavat avaruudessa elämisen realiteetit. Näiden kuvien kautta ihmiset maan päällä voivat nähdä astronauttien elämän, ja samalla antaa heille käsityksen siitä, mitä avaruudessa matkustavat ihmiset tulevat kokemaan tulevaisuudessa.

Nebulas

Hubble — avaruusteleskoopin kehittyneestä kamerasta otetuissa kuvissa — HST: n ACS-näkyy laaja aallonpituusalue ultravioletista näkyvään, mikä mahdollistaa tähtisumujen valokuvaamisen. Nämä ruumiit ovat tähtien syntypaikkoja. Näiden tähtien tarhojen näkeminen asettaa auringon kaltaisen taivaankappaleen kaikkien muiden keskikokoisten tähtien perspektiiviin.

tähtisumukuvat palvelevat kuitenkin muutakin kuin filosofista tarkoitusta. Tähtisumujen muodot näyttävät epämääräisesti samanlaisilta, mutta eroavat silti jyrkästi kaikesta maan päällä. Näiden kappaleiden nimet viittaavat niiden mahdollisiin samankaltaisuuksiin, kuten ikuisuuden pilarit, joka on vain osa Kotkan Tähtisumua. Näistä ruumiista otetut kuvat todistavat Maan ilmakehän ulkopuolisesta hämmästyttävästä, odottamattomasta kauneudesta.

planeettojen pinnat

muille planeetoille ja kuille lähetetyt Roverit ovat napanneet valokuvia maisemista ja lähettäneet kuvat takaisin Maahan. Esimerkiksi Sojourner ja Pathfinder lähettivät Nasalle kuvia Marsin pinnalta vuonna 1997. Niin yksityiskohtaiseksi kuin satelliittikuvat ovat muuttuneet, planeettojen ja kuiden katselu suoraan pinnalta mahdollistaa kuvien tarkemman näyttämisen vuorten suhteellisista korkeuksista ja kraatterien syvyyksistä.

ensimmäiset kuvat Marsin pinnalta järkyttivät monia, jotka odottivat näkemyksiä muukalaissivilisaatiosta. Mutta nuo valokuvat kuvasivat myös maailman laajuutta ilman täällä maan päällä vallitsevan sateen säänkestävyyttä. Kuiva, pölyinen Marsin maisema kiehtoo edelleen niitä, jotka maan päällä huohottavat viimeisimmältä laskeutumislennolta lähetettyjä kuvia.

tiiviit Kiertoratanäkymät

avaruusluotainten, kuten Voyager 1: n ja 2: n, kuvissa näkyi aurinkokunnan planeettoja ja kuita paljon enemmän kuin maahan sidotuilla teleskoopeilla voitiin nähdä. Vuonna 1979 Voyager 1 ohitti Jupiterin vulkaanisen Kuun Io: n ja kuvasi sattumanvaraisen tulivuorenpurkauksen, joka synnytti pilvenpiirtäjän korkealle pinnan yläpuolelle. Vaikka NASA ei ryhtynytkään ottamaan tällaisia kuvia, siitä tuli ensimmäinen kuva tulivuoresta missään maapallon ulkopuolella.

Deep Space Images

vuonna 2004 Hubble-avaruusteleskooppi käytti 1 miljoonaa sekuntia kuvaamaan syväavaruuden valotusta, jossa näkyi yli 10 000 galaksia. Teleskooppi vaati 400 Maan kiertorataa, jotta kuva saatiin otettua täysin talteen. Vaikka kuva tarvitsi pitkän valotuksen, se vangitsi katsojien mielikuvituksen ympäri maailmaa.

aivan kuten Earthrise-kuva näytti planeetan riittävän pieneksi yhteen kuvaan, HST: n kuuluisa kuva osoitti maailmankaikkeuden laajuuden ja oman Linnunrata-galaksimme merkityksettömyyden. Maa kiertää tähteä, joka on yksi maailmankaikkeuden miljardeista. Tämä valokuva inspiroi jatkamaan ja jatkamaan avaruustutkimusta etsiessään muita Maan kaltaisia planeettoja, joita todennäköisesti on aurinkokunnan ulkopuolella.

taustakuvat

kaikissa kuvissa ei ole näkyvää valoa. Vuonna 1992 Nasan kosminen Taustatutkija osoitti mikroaaltosäteilyä, joka on alkuräjähdyksen jäänne. Kuva voitti Nasan Nobel-palkinnon vuonna 2006 ansioistaan tieteen hyväksi. Toisissa kuvissa näkyy vain se, mitä ihmiset näkevät, mutta universumin mikroaaltojen kuva näytti spektrin näkyvän valon ulkopuolella. Se osoitti, että alkuräjähdyksen jäänteitä on jäljellä ympäri universumia, odottaen kameraa, jossa on oikea linssi, jotta ne näkyisivät.

komeetat

NASA on paitsi ottanut kuvia ohikulkevista komeetoista, myös ikuistanut lähikuvia näistä kappaleista. Heinäkuuta 2005 NASA julkaisi kuvan, jossa luoti osui komeetta Tempel 1: n kiviseen ytimeen. Se kuvasi myös Jupiteriin iskeneen komeetta Shoemaker-levyn vuonna 1994.

komeetan lähikuva muutti monien ihmisten käsitykset näistä taivaankappaleista. Vaikka näemme ne yleensä Maasta katsottuna vain kirkkaina juovina, ytimen muodostavan kiven näkeminen antaa selvemmän kuvan siitä, mitä komeetat ovat.

maa

kiertoradalla olevat satelliitit kuvaavat säännöllisesti maan pintaa. Nasan Landsat-satelliittisarjan satelliitit ovat johdonmukaisesti kiertäneet ja napanneet kuvia maapallosta siitä lähtien, kun ohjelma käynnistettiin vuonna 1972.

nykyään Landsat-ohjelma ei ole ainoa, jossa maasta otetaan satelliittikuvia. Kaupalliset ja turvasatelliitit tekevät samoin. Usein he kuitenkin jakavat kuviaan vain asiakkaille tai viranomaisille. Näillä pienillä ja keskisuurilla satelliiteilla ei ole planeettaa kiertävän suuremman kappaleen kestokykyä, mutta ne tarvitsevat silti kestävyyttä ja kestäviä kameroita pysyäkseen käyttökelpoisina mahdollisimman pitkään.

aurinko

ottaakseen riittävästi kuvia auringosta NASA käyttää erikoisinstrumentteja. Niiden avulla se voi valokuvata dramaattisia näkymiä auringonpurkauksista ja auringonpilkuista. Nämä kuvat esittelevät auringon muuna kuin planeetan hehkulamppuna ja lämmittimenä. Aurinkovalokuvia seuraamalla tutkijat voivat oppia lisää auringon energiaa tuottavista toiminnoista.

miten he ottavat kuvia avaruudessa?

miten astronautit ottavat kuvia avaruudessa? Vastaus riippuu sovelluksesta. Kansainvälisellä avaruusasemalla eli ISS: llä astronautit napsauttavat nopeasti kuvia ikkunan ulkopuolelta. Koska ISS liikkuu niin nopeasti, astronautit eivät ehdi asentaa kameraa kuvaa varten tai vaihtaa linssejä. Varmistaakseen upean otoksen, astronautit pitävät aina kahdeksan kameraa valmiina avaruusaseman kupolissa, jotta joku voi napata kameran ja ottaa kuvan tarvittaessa.

Hubble-avaruusteleskoopin kuvien ottamisessa laitteessa on useita kameroita, joilla voi ottaa kuvia avaruudesta. Sen sijaan, että HST toimisi visuaalisena teleskooppina, jollaista tähtitieteilijät käyttävät maapallolla, se toimii enemmän digitaalikameran tavoin kuvatakseen samalla menetelmällä kuin kännykkäkamera. Radioaallot lähettävät nämä digitaaliset kuvat sitten takaisin Maahan. Digitaaliset kuvat vaativat useita välineitä kuvien ottamiseen, mukaan lukien näkyvän valon kamerat, infrapunasensorit ja lämpöilmaisimet.

Hubble-avaruusteleskoopin sensorien ja kameroiden tyypit ovat välttämättömiä, koska HST: n laitteiden on kestettävä vuosia. Teleskoopin korjaamiseen on suunniteltu vain viisi huoltotehtävää sen laukaisun jälkeen vuonna 1993.

mitä materiaaleja Hubble-avaruusteleskooppi käyttää?

HST: n materiaalien on kestettävä yli 100 asteen lämpötilanvaihtelut jokaisella Maata kiertävällä radalla. Lisäksi Hubblen ulkopintaa pommittaa Auringosta tuleva säteily ilman suojaa ilmakehältä, joka maahan sidotuilla teleskoopeilla on.

itse teleskoopin rakenne on vain ohut alumiinikerros, mutta sen ulkopuolella on eristekerroksia. Yksi kerros koostuu huovista, joita kutsutaan myös monikerroksiseksi eristeeksi eli MLI: ksi. Ajan myötä MLI: n alueet hajosivat säteilyaltistuksesta ja lämpötilavaihteluista. Paikoissa, joissa tämä eriste oli korjattava tai vaihdettava, astronautit paikkasivat HST: n uusilla uloimmilla peittokerroksilla.

skeleton truss pitää ihoa irti sisällä olevista soittimista. Valmistettu grafiitti epoksi, tämä ristikko on kevyt, mutta vahva, rakenne. Maan päällä urheiluvälineet, kuten tennismailat, polkupyörän rungot ja golfmailat, käyttävät rakenteissaan grafiittiepoksia yhdistääkseen lujuuden, pitkäikäisyyden ja alhaisen painon.

muut instrumentit kuin kamerat auttavat HST: tä liikkumaan ja kohdistamaan tarvittavat kehot. Hieno ohjaus anturit avulla HST pysyä suunnattu asia se kuvaa käyttämällä etäisyyksiä kohdekappaleen ja lähellä opas tähteä. Mustien aukkojen tutkimista varten HST: n on eroteltava valo värispektriinsä avaruusteleskoopin kuvantamisspektrografilla. HST: n kyydissä on myös lämpöanturi, jota kutsutaan Lähi-infrapunakameraksi ja monikohteispektrometriksi. Kosminen origins-spektrografi tarkastelee ultraviolettisäteilyn osia tutkiakseen maailmankaikkeuden kaasuja. Näiden lisäksi HST: ssä on avaruuskuvauskameroita, joilla voi kaapata kuvia aurinkokuntamme ulkopuolelta.

mitä kameroita HST: ssä on?

kaksi HST: n näkyvän valon pääkameraa auttavat kuvaamaan tämän teleskoopin tunnetuimpia kuvia. Sekä advanced camera for surveys, ACS että wide-field camera 3 eli WFC3 mahdollistavat maasta tulevien tutkijoiden ottaa kuvia avaruudesta.

ACS: ssä on kolme kameraa: laajakenttä—, aurinkosuoja-ja korkearesoluutiokamerat. Korkearesoluutioinen kamera sammui vuonna 2007, eivätkä astronautit pystyneet korjaamaan sitä ACS: n kameroiden korjausten yhteydessä vuonna 2009. Laajakenttäkamera ottaa suuria kuvia maailmankaikkeudesta. Kun auringon säteily häiritsee ultraviolettivaloa, tutkijat käyttävät aurinkokennokameraa, joka tallentaa kuumia tähtiä ja muita ultraviolettia säteileviä kappaleita. Korkearesoluutiokamera voisi ottaa kuvia galaksien sisällä. WFC3 korvaa osan tästä funktiosta.

Hubble-avaruusteleskoopin premier-kamera, WFC3, voi kuvata erilaisia valospektrejä-lähellä ultraviolettia, näkyvää ja Lähi-infrapunaa. Wfc3: n ja ACS: n kuvat yhdessä antavat tähtitieteilijöille selkeämmän kuvan maailmankaikkeudesta kuin kumpikaan kamera pystyy yksinään saavuttamaan. WFC3: lla on kuitenkin ollut ongelmia viime aikoina. Kamera sammui syksyllä 2018 laitteisto-ongelman vuoksi. Vaikka Hubble on aluksella varmuuskopio Elektroniikka, astronautit joutuvat korjaamaan merkittäviä ongelmia HST.

miten kamerat kestävät ankaraa ympäristöä?

kestää ankarat olosuhteet, HST: ssä on alumiinirakenteen ulkopuolella eristyshuovat. Sekä monikerroksinen eriste että uudet ulommat peitekerrokset suojaavat teleskoopin sisätiloja. Rakenteen sisällä laitteissa on riittävä suojaus, jotta ne voivat toimia turvallisesti.

kestävät komponentit ja varajärjestelmät varmistavat, että HST: n kamerat voivat toimia mahdollisimman vähällä ihmisen toiminnalla. Koska nämä kamerat eivät ole sama asia kuin maallinen filmi tai digitaalikamerat, ne ottavat kuvia eri tavalla.

miten kuvien ottaminen avaruudessa eroaa valokuvauksesta maapallolla?

Avaruuskuvauksessa on monia tekijöitä, jotka ovat päällekkäisiä maan kuvaamisen kanssa, ja muita, jotka eroavat toisistaan. Avaruudessa ilmakehä ei peitä auringonvaloa, joten kaikki näyttää kirkkaammalta ja selkeämmältä. ISS: n tai sukkulan nopeus vaikuttaa myös siihen, kuinka nopeasti astronauttien on otettava kuvia. Heillä on sekunteja ennen kuin alus ohittaa kuvatun paikan. Kameran linssejä ei ehdi vaihtaa tai linssinsuojuksia poistaa ennen kuvan ottamista.

HST: ssä avaruuskuvauskamera ei toimi tavallisena filmipohjaisena kamerana. HST: ssä on linssi, joka avautuu myöntämään valoa. Tutkijat käyttävät useita suodattimia kaapata tietoa. Kun HST lähettää nämä tiedot takaisin Maahan, tutkijat yhdistävät tiedot ja lisäävät väriä suodattimen perusteella, jonka läpi valo syötetään. Kaukaa katsottuna galaksit eivät näyttäisi yhtä vilkkailta kuin värikorjatuissa kuvissa. Kuitenkin katsoja lähempänä joitakin galakseja todennäköisesti nähdä värejä lähellä kuvia HST.

mitä testausmenetelmiä kameroiden pitäisi käydä läpi ennen kuin ne laukaistaan avaruuteen?

testattaessa kameroita avaruudesta, useat tekijät vaikuttavat asiaan. Laitteiden on oltava riittävän kestäviä, jotta ne kestävät avaruusmatkailun ankaruuden ja kiertoradan olosuhteet. Kuten mikä tahansa avaruuteen tarkoitettu, kameroiden on läpäistävä tiukat testausolosuhteet ennen kuin ne saavat hyväksynnän käyttöön. Ankarien olosuhteiden simulointi ja kameroiden rakentamiseen käytettyjen materiaalien testaus auttavat varmistamaan, että kamerat ovat käyttövalmiita avaruudessa.

At NTS, tarjoamme materiaalitestejä, joilla varmistetaan avaruusalusten komponenttien valmistuksessa käytettyjen materiaalien kestävyys. Jotkin materiaalitestausohjelmat, joita tarjoamme, sisältävät seuraavat:

• koostumus
• korroosio
• väsymys
• syttyvyys
• Flexure
• vaikutus
• otsoni-ja kaasualtistus
• leikkaus
• vetolujuus/puristus
• lämpö
• termomekaaninen analyysi

laitoksessamme on laitteet, joilla varmistetaan, että ilmailuteollisuudessa käytettävät materiaalit noudattavat FAA: n ohjeita ja Rtca do-160: tä. American Association for Laboratory Accreditation sertifioi laboratoriomme ISO/IEC 17025-standardin mukaisesti. Testaamalla materiaaleja tilaa, voit varmistaa rakenteiden kestävyys kestää ankarassa ympäristössä.

toinen keino saada tietyt materiaalit ja valmiit osat valmiiksi avaruuteen on tehdä avaruussimulaatioita. Terminen tyhjiökammio mahdollistaa avaruusalusten ja niiden komponenttien testaamisen samanlaisessa ympäristössä kuin avaruudessa ja maan ilmakehän uloimmassa osassa. Auringon säteily, kylmät lämpötilat ja suurtyhjiö ovat tutkittujen materiaalien tai laitteiden kokemia olosuhteita.

nämä asetukset saattavat aiheuttaa reaktioita avaruusaluksen materiaaleissa, joita ei ole nähty maassa. Esimerkiksi kohonneet lämpötilat ja tyhjiö lisäävät kaasureaktioiden poistumisen mahdollisuuksia. Tunnistamalla kun outgassing tapahtuu, tilaa simulointi testaus voi ennustaa epäonnistumisen avaruusalus. Tutkimus outgassing on kriittinen, koska se on yksi yleisimmistä syistä epäonnistumisen tällaisissa veneet.

äärilämpötilat ovat ratkaisevia myös siksi, että kiertoradalla olevat satelliitit kokevat kuumaa ja kylmää, Kun ne altistuvat auringonvalolle tai eivät. Lämpötila testikammiossamme on -320-1000 astetta, ja räjähdyksiä voidaan testata jopa 10000 astetta. Alus, joka kestää nämä olosuhteet, kestää helposti avaruuden kuumuuden ja kylmyyden.

Lämpötyhjiötestaus, jollaista teemme, on ollut Yhdysvaltain avaruusohjelman tukipilari sen alusta lähtien, ja NTS: llä meillä on 50 vuoden kokemus avaruusteollisuuden ja muiden tuotteiden testaamisesta nähdäksemme, miten hyvin ne kestävät äärimmäisiä ympäristöjä. Testiohjelmien suorittaminen lämpötyhjiökammioissa ei ole ainoa asia, mitä teemme. At NTS, tarjoamme samanlaisia testejä työntää avaruusaluksia ja muita laitteita niiden äärirajoille.

mitä vastaavaa testausta NTS tarjoaa?

jotta avaruusalus pääsisi määränpäähänsä, sen propulsiojärjestelmän täytyy toimia. Avaruusmateriaalien testaus vaatii useita komponenttitarkastuksia. Alusten on liikuttava odotetulla tavalla riippumatta siitä, onko niissä miehistöä tai ei. Propulsiojärjestelmien arviointiprosessiin kuuluu nähdä, miten ne toimivat samoissa olosuhteissa avaruudessa. Avaruussimulaatio on erittäin tärkeää työntövoiman testauksessa, aivan kuten se on aluksen rakenteen eheyden varmistamisessa.

Propulsiotestaus edellyttää, että moottori pysyy paikallaan tehoa mitattaessa. Käytämme staattista testausta moottorin suorituskyvyn arviointiin. Seuraavaksi järjestelmä siirtyy työntövoiman mittausjärjestelmäämme, joka pystyy toimimaan jopa 50 000 paunan työntövoiman järjestelmien kanssa. Koska tällaiset järjestelmät aiheuttavat paljon melua, käytämme vesijäähdytteisiä kanavia vaimentamaan ääntä hiljaisemmassa testauslaitoksessa.

toinen kriittinen osa avaruusalusten testausta on satelliittien arviointi. Voimme testata sekä suuria että pieniä kiertäviä aluksia, vaikka näillä luokilla on erilaiset vaatimukset. Suuremmat satelliitit pysyvät geostationaarisella radalla vähintään 10 vuotta, mutta pienemmät alukset kestävät vain muutamasta viikosta neljään vuoteen ja kiertävät matalalla tai keskitasolla. Lyhyempien elinkaarien ja matalampien kiertoratojen vuoksi pienten ja keskisuurten satelliittien ympäristöaltistukset ovat erilaisia verrattuna korkeammilla tasoilla oleviin.

Matalan ja Keskimaan kiertoratasatelliitit vaativat avaruussimulointiin erilaisia asetuksia kuin suuremmat geostationaariset laitteet. Meidän space simulation tilat mahdollistavat räätälöinnin ehdot varmistaa realistinen testaus ennen avaruusalus menee kiertoradalle.

Keskustele Avaruuskuvauskameroiden testauksen ja vastaavien menetelmien asiantuntijan kanssa

jos sinulla on kysyttävää testausmenetelmistämme, sertifikaateistamme, insinööreistämme tai toimitusketjumme hallinnasta, ota meihin yhteyttä verkossa kysy asiantuntijalta-lomakkeella. Jos päätät, että yrityksesi hyötyisi testiohjelmistamme, pyydä tarjous meiltä NTS: ltä. 50 vuoden kokemuksella ilmailu-ja avaruustestauksen ja simulaatioiden kehittämisestä meillä on valmiudet varmistaa, että tuotteesi ovat valmiita ilmailu-ja avaruusteollisuuteen ja maapallon ulkopuoliseen ankaraan ympäristöön.