Высшее слежение: цифровой прибор повысит качество фото космических объектов
Как новые технологии делают доступным изучение звездного неба
Российские астрономы разработали инновационное устройство для управления телескопами. Оно позволяет с помощью недорогого оборудования наблюдать за любыми движущимися объектами Солнечной системы, орбитальными спутниками и МКС и получать их изображения с очень высокой четкостью. Изобретение может быть востребовано небольшими обсерваториями, у которых нет средств на профессиональную технику. По словам экспертов, его также можно использовать для прикладных целей, таких как, например, контроль орбиты летательных аппаратов и наблюдение за космическим мусором.
Будни звездочетов
Специалисты Южного федерального университета (ЮФУ) разработали устройство для управления любительскими телескопами, которое позволяет автоматически и с очень высокой точностью фокусироваться на объектах, движущихся с высокой скоростью по звездному небу. Изобретение дает возможность наблюдать как за естественными небесными телами, так и за искусственными спутниками, которые для земного наблюдателя перемещаются в сотни раз быстрее планет, звезд и астероидов. При этом разработка успевает делать 300 фотоснимков в секунду. Они обрабатываются программой и суммируются, что дает изображения высочайшей четкости.
— Мы полностью заменили электронику и программное обеспечение, управляющее движением телескопа. Теперь оно может изменять скорость движения мотора 50 раз в секунду. Стандартное оборудование позволяет делать это только 1–2 раза в секунду. Благодаря доработке устройство может наводиться на объект с точностью до 20 микрорадиан. Это очень высокий показатель, уже не любительский. Изобретение будет интересно небольшим университетским и другим стационарным обсерваториям, у которых нет средств на закупку дорогого оборудования, — сказал научный сотрудник НИИ многопроцессорных вычислительных систем ЮФУ Максим Хисамутдинов.
Получение высококачественных снимков с помощью изобретения происходит в три этапа. Для этого необходимо точно навести на объект съемки, затем выполнить цифровую стабилизацию, чтобы предмет был в самом центре фото, после чего делается усреднение изображений и повышается их резкость.
— За счет реализации высокой точности слежения за движущимися объектами можно получить качественный материал — видеозапись. И затем путем сложения сделать из нее незашумленную фотографию с высокой детализацией. При этом устройство в реальном времени может улучшать качество изображения за счет обработки накопленного материала. Это методы компьютерного зрения, — сказал Максим Хисамутдинов.
Также разработчики интегрировали в программу нейросеть, которая может классифицировать искусственные летательные аппараты. На основе собственных данных специалисты обучили ее распознавать МКС, китайскую орбитальную станцию «Тяньгун» и несколько наиболее интересных видов спутников, в том числе из группировки Starlink.
Орбитальный учет
Астрономы-любители с огромным интересом наблюдают за рукотворными объектами на орбите Земли, сообщили эксперты. Так, например, большую аудиторию собрал первый запуск аппаратов Starlink, во время которого на небе появилась целая дорожка из спутников, рассказал «Известиям» генеральный директор Иркутского планетария, председатель регионального астрономического общества Павел Никифоров. Международная космическая станция находится на расстоянии 400 км от поверхности планеты, но наблюдению мешают быстрое движение и слишком сильный блеск от солнечного света, отметил он. Поэтому любители охотятся за снимками, когда МКС проходит на фоне Солнца или Луны.
— Наблюдение за спутниками и МКС технически очень сложная задача, так как они движутся очень быстро и по разным орбитам. Телескоп имеет массу в несколько десятков килограмм, и ее нужно вести за объектом. Естественный объект в среднем пересекает небесную сферу за 12 часов, а спутник — за пять минут. В 100 раз быстрее, — сказал Павел Никифоров.
Еще одна задача, важная для всей космической индустрии, — следить за космическим мусором. Проблема обострилась после вывода в космос аппаратов Starlink. Теперь спутники часто сближаются друг с другом до сотен метров, и для отслеживания всех таких ситуаций профессиональной техники просто не хватает. Поэтому любители вполне могли бы фиксировать изменения орбит действующих и вышедших из строя устройств, чтобы учитывать для выведения новых аппаратов, пояснил эксперт.
Однако устройство для наблюдения за спутниками может быть полезным не только любителям. В РФ этим занимается Звенигородская обсерватория Института астрономии РАН, рассказал «Известиям» главный научный сотрудник института Николай Чугай.
— За спутниками наблюдают по нескольким причинам. Во-первых, есть геофизический интерес, чтобы понимать, какие динамические эффекты влияют на орбиту летательных аппаратов. На высоте 300–400 км спутник уже ощущает влияние атмосферы и тормозится. Во-вторых, нужно знать, не сталкивались ли они с космическим мусором, так как это может приводить к колебаниям, — сказал он.
Также важно следить, насколько орбита некоторых спутников остается неизменной. Если она начинает сдвигаться, то траекторию можно скорректировать с помощью двигателей, добавил эксперт.
