Quali sfide limitano la risoluzione delle fotocamere digitali spaziali?

Ho letto della missione Juno della NASA e mi sono imbattuto nell'articolo di Wikipedia su JunoCam , che è la videocamera a luce visibile integrata di Juno.

Nell'articolo, si dice che la risoluzione del sensore è di 1200x1600 pixel, che arriva a poco meno di 2MP.

Ovviamente, inviare una videocamera nello spazio profondo e stabilire un'orbita stabile attorno a Giove non è cosa da poco - ma visto che Juno è stato lanciato nel 2011, perché la risoluzione del sensore di JunoCam è così bassa?

Presumo - forse in modo troppo ottimistico - che i cambiamenti di progettazione come la selezione dei sensori vengano finalizzati 4-5 anni prima del lancio. Nel 2006-2007, le DLSR consumer entry-level spesso sfoggiavano sensori da 10 MP.

Fondamentalmente;

• È più difficile indurire un sensore ad alta risoluzione contro i pericoli nello spazio?

• In caso contrario, quali motivi potrebbe avere la NASA per evitare l'uso di sensori ad alta risoluzione?

Esiste un requisito fondamentale per le missioni nello spazio profondo: affidabilità. In generale, la NASA Preferred Parts è piuttosto faticosa, perché la necessità principale è quella di una tecnologia matura e ben compresa. Una tecnologia all'avanguardia che non funziona è mal vista dalle circostanze. Quindi i sensori di immagine di 10 anni riguardano ciò che ti aspetti.

Inoltre, se leggi l'articolo JunoCam che hai collegato, vedrai (secondo paragrafo, prima frase) che le velocità di trasferimento dei dati sono piuttosto lente, nell'ordine di 40 MB ogni 11 giorni. L'aumento della dimensione dell'immagine riduce il numero di immagini che è possibile acquisire e mi aspetto che siano stati compiuti molti sforzi per determinare il compromesso tra il numero di immagini e la risoluzione dell'immagine.

Per quello che vale, la NASA ha spinto per una migliore velocità di trasmissione dati per i suoi programmi, ma la potenza limitata e le lunghe distanze comportano un problema non banale. La missione LADEE un paio di anni fa ha incorporato il LLCD (Lunar Laser Communication Demonstrator) che ha funzionato abbastanza bene, e questo è molto promettente (limite di comunicazione ottica di 1 bit / fotone al ricevitore), quindi le missioni future potrebbero essere in grado di fare un molto meglio.

Sembra che tu abbia l'impressione che la qualità delle foto scattate nello spazio sia limitata dalla risoluzione del sensore, il che non è il caso. Altrettanto importanti sono la sensibilità del sensore, che peggiora all'aumentare del numero di pixel e la robustezza del sistema ottico.

In poche parole, se dovessi inviare una fotocamera DLSR da 10 MP su Giove, non sarebbe in grado di mettere a fuoco correttamente (o affatto) dopo le vibrazioni subite durante il lancio al punto in cui la risoluzione effettiva del sensore non avrebbe importanza. Inoltre, non ci sarebbe abbastanza luce per fare foto di qualità.

Pensa più come 10 anni prima del lancio. Una volta progettato, è progettato: la modifica dei componenti è un importante fattore di rischio e difficilmente vorranno farlo. Una grande quantità di quel tempo sarà stata dedicata ai test.

Questo è il fascino di piccoli satelliti semi-usa e getta con lanciatori economici che vanno in orbita terrestre: se ne perdi uno, non è un grosso problema. Con ingenti investimenti in denaro e tempo nel portare questa cosa a Giove, l'aggiunta di rischi non è generalmente una buona cosa.

Inoltre, la diffrazione all'apertura ottica limita la dimensione utilizzabile dei pixel fisici a un valore relativamente grande. I dettagli valgono alcuni minuti di ricerche sul web, in quanto limitano anche la risoluzione effettiva possibile con il pixel pitch comune nelle fotocamere digitali, comprese le reflex digitali.

È necessario considerare la velocità di trasmissione dei dati. Costa il tempo e l'energia della batteria per rispedire qualunque immagine tu raccolga.

Alla tua prima domanda: Sì: proteggere la microelettronica dalle radiazioni dure sarà molto più difficile quando riduci le dimensioni di un pixel e aumenti la sua suscettibilità alle radiazioni ionizzanti.