В течение многих десятилетий с момента открытия в 1930 году ученые не могли рассмотреть Плутон. Без качественных снимков они не могли ответить на основные вопросы по поводу его поверхности и атмосферы. Но во вторник New Horizons пролетел мимо Плутона и сделал массу снимков, которые долгое время будут заполнять учебники и музеи и приблизят исследователей к пониманию зарождения жизни в нашей Вселенной.
Важную роль в успехе экспедиции играют инструменты, которыми оснащена космическая станция New Horizons. Какие сложности преодолели разработчики камеры Ralph, чтобы она могла спустя десять лет после запуска в космос порадовать нас отличными снимками?
![image](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/d43/bab/cb5/d43babcb531c0a17d9706fcd56145c6b.png)
Камера Ralph
Камера Ralph похожа на обычную зеркальную камеру с диаметром диафрагмы 75 мм и светосилой f/8.7. Но сделать её гораздо сложнее, потому что путешествие должно было занять девять с половиной лет минимум. Система должна справляться с влиянием космической среды — излучения, колебания температур — в течение этого срока.
Понижение температуры заставляет материалы сжиматься, при этом разные материалы сжимаются с разной скоростью. Разработчики приняли решение сделать Ralph из одного материала — алюминия, чтобы объем деталей менялся одновременно, сохраняя фокусное расстояние. Даже зеркала сделаны из алюминия, обработанного алмазом.
Только объектив выполнен из стекла.
![image](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/f43/c59/5ba/f43c595bab4db0a61b7ee931261ccad6.png)
Схема Ralph
Другая сложность состояла в недостатке света. Ralph должен был делать снимки, используя только солнечный свет, достигающий Плутона. Вспышки на New Horizons не предусмотрено. Во время полёта New Horizons фотографировала сторону Плутона, направленную от Солнца — свет был отражен от Харона. «Это как делать фото, используя свет от четверти Луны на Земле», — комментирует старший инженер, ответственный за оптику в миссии.
Камеру разработали специально для таких условий освещенности, её нельзя перенастроить. Нельзя изменить размер диафрагмы. Устройство должно было получить минимальное количество фотонов и превратить их в изображение. Поэтому Ralph чрезвычайно восприимчив к яркому свету. Свет, отражённый от Луны или Земли, мог уничтожить Ralph, что заставило исследователей держать апертуру закрытой почти два года.
Спустя 20 месяцев после запуска, в 2007 году, New Horizons сфотографировал Юпитер и его луну.
![image](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/d51/254/be5/d51254be568f46fd0b69cc71b8820bc5.jpg)
НАСА было нужно как можно больше топлива на борту New Horizons, поэтому все инструменты должны были обладать как можно меньшей массой. Разработчики сообщили агентству, какая масса будет у инструмента, но НАСА попросило сделать его еще легче, чтобы продлить путешествие.
В итоге Ralph весил 10,4 килограмма — ниже требований, озвученных агентством. При этом инструмент потребляет 7 ватт электрической энергии, как обычный ночник.
Времени на разработку было не очень много: команда надеялась спроектировать, построить и протестировать Ralph за 36 месяцев, но завершила работу через 22 месяца. После этого девять с половиной лет камера летела к Плутону. И достигла цели, находясь близко к нему в течении нескольких часов.
![image](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/39a/f50/2f3/39af502f3e510fa0c03dc2a130f7737a.png)
Подготовка New Horizons к путешествию, НАСА, Космический центр Кеннеди, 2006 год. Кликабельно
![image](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/5b1/f16/d25/5b1f16d25adb5cdc2213b2d57f4cc89f.jpg)
Схема размещения инструментов на New Horizons
Важную роль в успехе экспедиции играют инструменты, которыми оснащена космическая станция New Horizons. Какие сложности преодолели разработчики камеры Ralph, чтобы она могла спустя десять лет после запуска в космос порадовать нас отличными снимками?
![image](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/d43/bab/cb5/d43babcb531c0a17d9706fcd56145c6b.png)
Камера Ralph
Перепады температур
Камера Ralph похожа на обычную зеркальную камеру с диаметром диафрагмы 75 мм и светосилой f/8.7. Но сделать её гораздо сложнее, потому что путешествие должно было занять девять с половиной лет минимум. Система должна справляться с влиянием космической среды — излучения, колебания температур — в течение этого срока.
Понижение температуры заставляет материалы сжиматься, при этом разные материалы сжимаются с разной скоростью. Разработчики приняли решение сделать Ralph из одного материала — алюминия, чтобы объем деталей менялся одновременно, сохраняя фокусное расстояние. Даже зеркала сделаны из алюминия, обработанного алмазом.
Только объектив выполнен из стекла.
![image](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/f43/c59/5ba/f43c595bab4db0a61b7ee931261ccad6.png)
Схема Ralph
Нужно больше света
Другая сложность состояла в недостатке света. Ralph должен был делать снимки, используя только солнечный свет, достигающий Плутона. Вспышки на New Horizons не предусмотрено. Во время полёта New Horizons фотографировала сторону Плутона, направленную от Солнца — свет был отражен от Харона. «Это как делать фото, используя свет от четверти Луны на Земле», — комментирует старший инженер, ответственный за оптику в миссии.
Камеру разработали специально для таких условий освещенности, её нельзя перенастроить. Нельзя изменить размер диафрагмы. Устройство должно было получить минимальное количество фотонов и превратить их в изображение. Поэтому Ralph чрезвычайно восприимчив к яркому свету. Свет, отражённый от Луны или Земли, мог уничтожить Ralph, что заставило исследователей держать апертуру закрытой почти два года.
Спустя 20 месяцев после запуска, в 2007 году, New Horizons сфотографировал Юпитер и его луну.
![image](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/d51/254/be5/d51254be568f46fd0b69cc71b8820bc5.jpg)
Нужно меньше массы
НАСА было нужно как можно больше топлива на борту New Horizons, поэтому все инструменты должны были обладать как можно меньшей массой. Разработчики сообщили агентству, какая масса будет у инструмента, но НАСА попросило сделать его еще легче, чтобы продлить путешествие.
В итоге Ralph весил 10,4 килограмма — ниже требований, озвученных агентством. При этом инструмент потребляет 7 ватт электрической энергии, как обычный ночник.
Времени на разработку было не очень много: команда надеялась спроектировать, построить и протестировать Ralph за 36 месяцев, но завершила работу через 22 месяца. После этого девять с половиной лет камера летела к Плутону. И достигла цели, находясь близко к нему в течении нескольких часов.
![image](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/39a/f50/2f3/39af502f3e510fa0c03dc2a130f7737a.png)
Подготовка New Horizons к путешествию, НАСА, Космический центр Кеннеди, 2006 год. Кликабельно
![image](https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/5b1/f16/d25/5b1f16d25adb5cdc2213b2d57f4cc89f.jpg)
Схема размещения инструментов на New Horizons
Комментарии (3)
Zelenyikot
16.07.2015 16:09+1Довольно поверхностный обзор. Ни слова о MVIC и LEISA. Не сказано, что Ralph — это сканнер, а не камера.
vasfed
F8.7 при фокусном расстоянии 75мм это мягко говоря темновато, когда есть серийные 85/1.2
В оригинале 75мм это диаметр диафрагмы, а эффективное фокусное расстояние порядка 650мм
ivansychev Автор
Вы правы, спасибо за комментарий.