Quais foram as especificações da câmera da nave espacial New Horizons em linguagem amigável da dslr?

P>Pergunta fascinante!

Não sou um engenheiro eléctrico ou óptico, por isso, leve a minha análise com um grão de sal. Mas olhando para este artigo (http://www.boulder.swri.edu/pkb/ssr/ssr-ralph.pdf) sobre Ralph, o principal instrumento de imagem na nave espacial New Horizons, podemos recolher alguns factos chave.

O primeiro ponto é que Ralph é construído mais como o scanner dentro de uma fotocopiadora do que o gerador de imagens bidimensional numa dlsr. A nave espacial gira lentamente para criar digitalizações de Plutão e Charon muito parecidas com uma sala de empurrar que passa por cima de um chão. Há seis varreduras de linha feitas simultaneamente ... 4 varreduras coloridas (azul, vermelho, quase infravermelho e metano) e duas pancromáticas redundantes (todas as cores).

Cada detector de cores tem 32 linhas de pixels de sensor. A informação em uma linha é passada para a próxima com um timing requintado ligado à rotação da nave espacial. Como o panning de sua câmera para capturar uma imagem de um objeto em movimento, este processo permite uma exposição mais longa para cada ponto na superfície de Plutão, cerca de 1/2 segundo para cada sensor de cor.

Este arranjo fornece um espectro muito mais amplo do que a matriz vermelha, verde, azul capturada por um dslr. Além disso, há cinco medidas independentes gravadas para cada pixel na imagem final. Em uma dslr há apenas uma cor gravada em cada local, a imagem final requer interpolação. Assim, na verdade, quando comparado à dslr com um número semelhante de linhas horizontais, Ralph tem uma resolução muito maior.

Cada pixel na imagem final é digitalizado seis vezes, assim, para fins comparativos, a velocidade de obturação equivalente seria cerca de 3 segundos.

A parte de imagem do sensor tem 5000 pixels de largura estirada sobre 6,5 cm. Um quadro completo dslr tem um sensor de 3,6 cm de largura, portanto o 'fator de corte' para Ralph é 0,55. Isso é um pouco mais largo do que, por exemplo, as câmeras de formato médio da Fase Um (Why Phase One Medium Format ).

A lente telescópica tem uma distância focal de 657 mm com uma abertura de 75 mm Isto funciona a um f/número de 8,7. Em f/8.7, uma exposição de 3 segundos funciona para um valor de exposição EV = 4.65.

Conhecendo a EV da câmara, podemos inferir ISO através da estimativa da iluminação da cena. A terra recebe cerca de 130.000 lúmens por metro quadrado a uma distância de uma unidade astronômica do sol. Plutão está a 39,5 unidades astronômicas do sol. Pela lei do quadrado inverso, a iluminação solar é reduzida a cerca de 83 lux, um valor típico do interior de uma casa noturna ou auditório escolar. Do Computador de Exposição Final, isto corresponde a um valor de exposição a ISO 100 de 5. Comparando com a câmera EV de 4,65 estimada acima, vemos que Ralph está calibrado para cerca de ISO 108.

Pode você realizar a mesma coisa com um dslr? Bem, nem por isso. Primeiro, há a questão da construção de uma dslr que pode suportar os rigores da viagem espacial, incluindo a injeção no espaço, vácuo, temperaturas extremas e radiação intensa. Mas suponhamos que você supere esses problemas. Então aqui está o que você faz para obter alguma aproximação

• li>Para a mesma resolução de 5000 pixels de largura você precisaria de um sensor de 5000 x 3.333 pixels, ou cerca de 16,7 MP de câmera. Isso é plausível, mas a câmera da espaçonave mede 5 bandas espectrais diferentes em cada pixel, onde uma dslr mede apenas uma. (Uma dslr mede uma das três cores em cada pixel, depois interpola para recuperar informações de cor para cada pixel. A câmera da espaçonave não precisa interpolar). A dslr não recuperaria informações sobre infravermelho próximo ou metano.
• Para o mesmo ângulo de visão, você usaria uma lente de 360 mm. Agora isso é certamente viável.
• Para capturar a mesma luz em cada pixel você filmaria em f/4.8. Novamente exequível.
• Você está atirando de uma nave espacial rotativa. A câmera da espaçonave usa um sofisticado processo de varredura de linha que pode integrar uma exposição em 3 segundos. Para evitar o desfoque do movimento, a dslr precisaria combinar várias exposições mais curtas, cada uma com cerca de 1/60 de um segundo na ISO 4.000. Uma espécie de câmara panorâmica com um pixel de compensação entre as exposições. Isto pode ser possível mas requer um software especial.

Com isso você obteria uma fotografia decente, mas sem o nível de dados científicos ou resolução de um verdadeiro gerador de imagens multiespectral.