Европейское космическое агентство разрабатывает новую гиперспектральную камеру, которая могла бы поместиться в ладонь, и была бы достаточно компактной для того, чтобы использоваться в миссиях сверхмалых искусственных спутников Земли формата CubeSat.
Гиперспектральные приборы дробят получаемый ими свет на сотни узких, смежных длин волн, дабы продемонстрировать «спектральные подписи» конкретных функций, культур или материалов, обеспечивая тем самым ценные данные для таких областей знаний, как минералогия, сельскохозяйственное прогнозирование и мониторинг окружающей среды.
Эти камеры, как правило, представляют собой весьма громоздкие конструкции от 100 кг и более, нуждающиеся в дорогостоящих полноразмерных спутниках. Однако современная электроника и инновационные материалы и методы открывают новые возможности для того, чтобы минимизировать размеры полезной нагрузки.
Специалисты Европейского космического агентства в настоящее время работают над созданием гиперспектрального прибора, который можно было бы устанавливать на искусственных спутниках формата CubeSat, имеющих объем не более 1 литра и вес порядка 1,33 кг.
По словам Alessandro Zuccaro Marchi из ESA, который принимает участие в проекте, цель инженеров заключается в создании «младшего брата» гипеспектральных блоков формирования изображений полноразмерных спутников.
Он отмечает, что такие устройства не смогут полностью заменить крупногабаритные приборы, так как обладают более низким спектральных разрешением и отношением «сигнал-шум», тем не менее, их создание могло бы расширить возможности полезной нагрузки спутников формата CubeSat.
Оптика базируется вокруг компактного трио изогнутых алюминиевых зеркал. Большие «Three Mirror Anastigmat» уже широко известны и давно используются в строительстве космических аппаратов.
По словам Alessandro Zuccaro Marchi, одно из преимуществ этого дизайна заключается в специфическом расположении зеркал по отношению друг к другу, таким образом, нет затемнения света. К тому же можно получить широкий угол обзора, сохранив при этом приемлемое качество изображения, отмечает учёный.
Важный шаг, который позволяет сократить оптику до размеров вмещающихся в ладонь, заключается в использовании технологии «единой точки алмазного точения». Ещё один шаг заключается в разработке методов сжатия данных — весь объем собранной информации должен быть сжат до такого уровня, чтобы беспрепятственно обрабатываться ограниченными коммуникациями миниатюрного спутника и в последующем передаваться на Землю.
Для того, чтобы доказать технологическую осуществимость этого проекта, голландской компанией VDL ETG в соответствии с контрактом с ESA создана модель прототипа оптического устройства.
Alessandro Zuccaro Marchi отмечает, что результаты тестирования оптического прибора продемонстрировали весьма хорошее качество. От отмечает, что останавливаться на достигнутом инженеры не собираются и планируют ещё больше уменьшить конструкцию. Вместе с прототипами новых алгоритмов сжатия данных, эта система имеет весьма внушительный потенциал.
Прибор планируется сжать до размеров, которые позволили бы поместить его в один блок модуля CubeSat вместе с электроникой и «диспергатором», разделяющим свет на длины волн, в то время как платформа, координирующая работу спутника, будет размещена в двух других блоках.
Этот проект был поддержан в рамках программы ESA General Support Technology Programme, направленной на трансформацию многообещающих идей в реальные аппаратные средства, готовые к космическому полёту и открытом рынку.
CubeSat — это стандарт миниатюрных спутников, изобретённый в California State Polytechnic and Stanford University на рубеже веков. Благодаря этому формату космический полёт стал реальностью не только для исследовательских университетов, но и малых и средних компаний.
