Inženýrské výzvy v oboru vesmír
Optické přístroje vysílané do vesmíru musí spolehlivě fungovat po dobu let nebo desetiletí v extrémních podmínkách — vakuu, teplotních výkyvech od -200 °C do +200 °C, záření a vibracích při startu. Oprava na oběžné dráze je nemožná nebo extrémně nákladná. Proto musí každý optický přístroj — dalekohled, vědecká kamera, laserový dálkoměr, navigační senzor — projít stovkami hodin simulací, než se dostane na raketu.
Jedním z kritických problémů vesmírné optiky je analýza rozptýleného světla — nežádoucího rozptýleného světla, které může oslepit citlivé detektory nebo zkreslit výsledky měření. TracePro je již léta odvětvovým standardem pro analýzu rozptýleného světla, používaným mimo jiné u Vesmírného dalekohledu Jamese Webba, kamer Mars Rover a přístrojů ICESat-2.
Souběžně vyžadují systémy satelitní komunikace (Satcom) přesné simulace optických systémů — jak na úrovni komponent (OptiFDTD, OptiGrating), tak přenosových systémů (OptiSystem pro optické spoje free-space a vláknové).
Jak náš software podporuje návrh?
| Produkt | Role v této oblasti |
|---|---|
 | Analýza rozptýleného světla, návrh dalekohledů, osvětlovací systémy přístrojů |
 | Návrh zobrazovací optiky — čočky kamer, kolimační systémy, vědecké přístroje |
 | Simulace spojů Satcom — FSO (Free Space Optical), meziesatelitní laserové systémy |
 | Braggovy mřížky ve spektrálních přístrojích a tepelných senzorech satelitů |
Příklad použití: analýza rozptýleného světla v satelitní kameře
Návrhové předpoklady
Projekt zahrnuje analýzu vlivu rozptýleného záření (stray light) na kvalitu zobrazení satelitní kamery pracující v orbitálních podmínkách. Cílem je omezit vliv světla pocházejícího ze Slunce, Země a jasných objektů mimo zorné pole přístroje.
Model optického systému
V simulačním prostředí byla zobrazena kompletní geometrie kamery, zahrnující optický tubus, vnitřní přepážky, sluneční clony a odrazové prvky. Byla použita analýza metodou sledování paprsků (ray tracing), se zohledněním vícenásobných odrazů a rozptylu světla na plochách konstrukce.
Analýza rozložení rozptýleného světla
Simulace Monte Carlo umožnila určit dráhy paprsků dopadajících na detektor mimo hlavní zobrazovací trasu. Byla určena úroveň rozptýleného světla, jeho vliv na kontrast obrazu a potenciální oblasti vzniku záblesků a lokálního přeexponování matice.
Optimalizace konstrukce clon
Výsledky analýzy odhalily zdroje nežádoucích odrazů uvnitř tubusu. Byla optimalizována geometrie přepážek, tvar hran a vlastnosti pohlcujících ploch, čímž se omezily vícenásobné odrazy světla a snížila úroveň optického pozadí.
Ověřený návrh
Simulace umožnily dosáhnout požadované úrovně útlumu rozptýleného světla ještě před výrobou prototypu, čímž se omezil počet nákladných environmentálních testů a kvalifikačních kampaní pro satelitní kameru.
Nejčastější dotazy
Vesmír
Byl TracePro skutečně používán u projektů NASA?
Ano. TracePro byl používán při analýze Vesmírného dalekohledu Jamese Webba, kamer Mars Rover, přístroje LORRI a satelitu ICESat-2 (měřícího tloušťku ledovců). Lambda Research Corporation vznikla z grantu NASA SBIR.
Podporuje software materiály používané ve vesmírné optice (Zerodur, Be, SiC)?
TracePro a OSLO umožňují definovat vlastní materiály s libovolnými optickými a tepelnými vlastnostmi. K dispozici jsou také knihovny standardních materiálů přesné optiky.
Je možná simulace optických spojů free-space (FSO) mezi satelity?
Ano. OptiSystem podporuje kanály FSO (Free Space Optical) s modely atmosférické turbulence, divergence laserového svazku a geometrických efektů, což umožňuje návrh meziesatelitních spojů a spojů satelit-země.
Máte specifickou výzvu v tomto oboru?
Náš inženýr odpoví do 1 pracovního dne, poradí s nástroji a licenčními možnostmi.
Poslat dotaz inženýroviHledáte software TracePro?
Získejte 14-30denní zkušební verzi a vyzkoušejte TracePro s plnou technickou podporou během vašeho aktuálního projektu.
Získat zkušební verzi TracePro