22.03.03Abstrakt
Weltraummüll stellt die größte Bedrohung für den sicheren Betrieb von Satelliten dar. Bei der Überwachung von Weltraummüll bieten kleine Teleskope enorme Kostenvorteile. Allerdings ist die Fähigkeit bestehender kleiner Teleskopsysteme, schwache Ziele zu erkennen, 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 TucsensDhyana 95Kamera, ein Teleskop mit einer viel kleineren Öffnung als die, die üblicherweise zur Beobachtung von Weltraumschrott verwendet wird. Forschern ist es gelungen, mithilfe kleiner Teleskope kleine Objekte in und um die geostationäre Umlaufbahn routinemäßig zu überwachen.
Abb. 1: Dieses 0,35 m große optische System wird derzeit am Forschungs- und Entwicklungsstandort von JTMA etwas außerhalb von Albuquerque, NM, eingesetzt. Das System basiert auf einem 14-Zoll-Celestron-SCT mit einem Hyperstar-Primärfokuskorrektor.
Abb. 2 – Bildstapel mit siderischer Rate, 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 enthalten, aber hell genug, sodass keine aufwändige Analyse erforderlich ist, um es zu entdecken.
Analyse der Bildgebungstechnologie
Weltraumschrott ist aufgrund seines schwachen Signals, seiner geringen Größe und seiner unbedeutenden Formmerkmale bei der Bodenbeobachtung schwer zu erkennen und zu verfolgen. DieDhyana 95Die Kamera hat eine effektive Bildfläche von 22,5 x 22,5 mm, eine Pixelgröße von 11 x 11 μm und ein durchschnittliches mittleres Ausleserauschen von 1,8E-. Wenn die Kühltemperatur des Kamerachips auf -10 °C sinkt, ist der Dunkelstrom vernachlässigbar. Die Kamera kann Daten über USB 3.0 oder CameraLink übertragen und dabei Geschwindigkeiten von über 100 Millionen Pixeln pro Sekunde erreichen. Im Beobachtungsexperiment nutzten die Forscher die Vorteile der hohen Empfindlichkeit und der großen effektiven Bildfläche der Dhyana 95-Kamera in Kombination mit ihren Eigenschaften der hohen Bildrate und des geringen Ausleserauschens voll aus und konnten mit einem kleinen Teleskop erfolgreich kleine Objekte in und um die geostationäre Umlaufbahn routinemäßig überwachen.
Referenzquelle
1. Zimmer, P., JT McGraw, M. Ackermann, „Auf dem Weg zur routinemäßigen, unaufgeforderten 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, „Erschwingliche optische Weitfeld-Weltraumüberwachung mit sCMOS und GPUs“, Proceedings der Advanced Maui Optical and Space Surveillance Technologies Conference 2016. Wailea, Maui, Hawaii, 2016.
