Автор этого и последующих изображений: Дэвид Эдисон
Телескоп SPIDER использует широко применяющуюся в радиоастрономии технологию интерферометрии, но переносит её на микроуровень. Сотни тысяч миниатюрных линз телескопа, соединяясь попарно в разных сочетаниях с помощью оптического чипа, формируют интерференционную картину, из которой можно восстановить исходное изображение с достаточно высоким разрешением. Толщина такого плоского телескопа составит всего несколько сантиметров, а ширина может быть практически произвольной.
Кроме того, сенсор SPIDER, подобно радару с фазированной антенной решеткой, способен менять направление и ширину поля зрения, оставаясь неподвижным. Это свойство пригодится не только для космических телескопов, но и в других областях применения, которых может быть множество. В частности, эта технология очень интересна военным, и агентство DARPA участвует в финансировании разработок. Кстати, это не единственный инновационный проект телескопа, который финансируют военные — например, 20-метровый мембранный телескоп DARPA MOIRE позволит размещать спутники наблюдения на геостационарной орбите, что даст возможность практически мгновенно получать изображение любой точки земной поверхности (обычные военные спутники летают низко, и далеко не всегда находятся в нужное время над нужной точкой местности).
Проект SPIDER находится на стадии разработки прототипов. В лабораториях Калифорнийского университета в Дейвисе, с которым сотрудничает Lockheed Martin, уже созданы несколько опытных образцов массивов линз и оптических чипов. Ведущий разработчик проекта Алан Дункан считает, что эта технология достигнет зрелости в течение 5-10 лет.
К сожалению, статья с подробным описанием технологии пока отсутствует в открытом доступе, однако некоторые подробности можно обнаружить среди патентов, выданных на имя Алана Дункана, публикаций другой ключевой участницы проекта — Даниэлы Вучинич и в материалах конференции AMOS 2015 года.
Комментарии (18)
devlind
25.01.2016 15:36Интересно в каком диапазоне волн оно работает, какой ресурс и разрешение. А то концепт хороший конечно, но как там, например. будет зум производиться?
ErmIg
25.01.2016 16:09+1Очень смущает фраза «Сотни тысяч миниатюрных линз телескопа, соединяясь попарно в разных сочетаниях с помощью оптического чипа».
Так как она означает квадратичный рост числа соединений в зависимости от числа линз.
PretorDH
25.01.2016 16:31«Сотни тысяч миниатюрных линз телескопа, соединяясь попарно в разных сочетаниях с помощью оптического чипа» — количество оптических кабелей не растет, растет количество логических каналов.
ErmIg
25.01.2016 16:55+1Для обработки логических каналов — требуются мощности оптического чипа, а они не безграничны. Для 1-мегапиксельного изображения — это 1 триллион попарных соединений. А что такое 1 мегапиксель для приличного оптического телескопа? Нужно минимум в 100 раз больше. Соответственно число логических соединений вырастет еще на 4 порядка — до 10 квадрильенов. Думаете это будет просто реализовать?
vasimv
25.01.2016 17:43Я так думаю, это устройство будет для статических фотографий (пока). Так что обработка будет вестись не в реальном времени, там от чипа нужна только достаточно толстая шина и память на каждый объектив.
ErmIg
25.01.2016 18:13Она не может вестись не в реальном времени, так как тут будет попарная интерференция для всех линз. А для интерференции важна фаза света. При попытке сохранить что-либо в память информация о фазе тут же теряется.
UDiy34r3u74tsg34
25.01.2016 20:44+1Вы утверждаете, что у цифрового устройсва может быть что-то такое, что оно может обработать, но не может сохранить?
ErmIg
26.01.2016 08:16+1Я утверждал, что в оптике нельзя сохранять фазу световой волны. Так как частоты очень высоки — 10-14 — 10-15 Гц и никакой электрической схемы для такой частоты нет и не предвидится, то обычно можно при помощи датчика зафиксировать только усредненное значение амплитуды световой волны. Что бы косвенно сохранить фазу световой волны, нужно проинтерферировать ее с некой опорной с разной задержкой фазы после чего зафиксировать получившуюся в результате интерференции амплитуду волны с помощью обычных датчиков. Потом по этим данным можно восстановить фазу. Зная фазу и амплитуду световой волны можно восстановить направление волнового фронта — исходную картинку. Данная методика уже давно применяется в радиотехнике, однако там все гораздо проще — там при помощи существующей радиоэлектроники можно сразу зафиксировать фазу и амплитуду волны, так как частоты на много порядков ниже и не мучится с интерференцией.
UDiy34r3u74tsg34
26.01.2016 12:14Эти ребята всё же на что-то надеятся. Предположу, что они решили эту проблему
YUVladimir
25.01.2016 21:14+1Сама конструкция очень похожа на аналог из радиоволн — Фазированная антенная решётка
Там ничего попарно не соединяется — в простом случае для каждого элемента выставляется задержка (фазовый сдвиг), чтобы весь фронт волны принялся/усилился одновременно для нужного направления и угла.
Rumlin
Скорее всего только для наблюдения за яркими объектами.
Т.к. зеркало телескопу традиционной схемы необходимо для «концентрации» слабого светового потока со всей своей площади в региструющее устройство в фокусе. При некоторых наблюдениях от далекого объекта могут приходить только несколько фотонов на квадратный метр.
Поэтому заменой астрономических телескопов это не будет. А для оптической разведки самое то, при условии если удастся получить достаточную разрешающую способность (примерно 1 метр на точку).
darkfrei
Но фотон будет проходить через обе/все щели!
Impuls
На сколько я понимаю там куча ПЗС матриц. И на каждой матрице еще по фокусирующей линзе. Так что это будет тоже самое фокусирующее зеркало. Только теперь можно масштабировать размеры практически до бесконечности. Такое решение будет намного экономичнее в плане постройки цельного зеркала того же размера. Ну и масштабировать систему можно докупая новые панели.
Rumlin
По-моему это увеличивает разрешающую способность, но не увеличивает чувствительность. Т.е. для работы через каждую линзу должен проходить какой-то минимальный поток. О регистрации объектов с единичными фотонами не может быть речи. Вот пример из вики о Хаббле
Impuls
Ну так а никто и не говорил что будет увеличена чувствительность. Чудес не бывает. Если прилетел один фотон, то и зарегистрируется один фотон. Вопрос в другом. Если для модернизации зеркального телескопа — нужно изготовить новое зеркало + переделать конструкцию телескопа чтобы это зеркало туда вошло (что по сути является постройкой новой обсерватории), то теперь можно просто подкинуть еще одну, две, или сто панелей и выделить больше мощностей для обработки изображения. Ну и, взяв для примера, если у вас зеркало диаметром 1 метр будет регистрировать 1 фотон/мин, а диаметром, допустим, 2 метра — 2 фотон/мин — то и время экспозиции уменьшится в 2 раза.