Mérnöki kihívások a(z) világűr területén
A világűrbe küldött optikai eszközöknek megbízhatóan kell működniük évekig vagy évtizedekig szélsőséges körülmények között — vákuumban, -200°C és +200°C közötti hőmérséklet-ingadozásoknál, sugárzásban és a felbocsátás közbeni rezgéseknél. A pályán történő javítás lehetetlen vagy rendkívül költséges. Ezért minden optikai eszköznek — teleszkópnak, tudományos kamerának, lézeres távolságmérőnek, navigációs szenzornak — több száz óra szimuláción kell átesnie, mielőtt rakétára kerülne.
Az űroptika egyik kritikus problémája a szórt fény elemzése — a nem kívánt szórt fény, amely elvakíthatja az érzékeny detektorokat, vagy torzíthatja a mérési eredményeket. A TracePro évek óta iparági szabvány a szórt fény elemzésénél, amelyet többek között a James Webb Űrteleszkópnál, a Mars Rover kameráinál és az ICESat-2 műszereknél is használtak.
Ezzel párhuzamosan a műholdas kommunikációs rendszerek (Satcom) pontos optikai rendszerszimulációkat igényelnek — mind komponens szinten (OptiFDTD, OptiGrating), mind átviteli rendszerek szintjén (OptiSystem a szabadtéri és szálas optikai kapcsolatokhoz).
Hogyan támogatja szoftverünk a tervezést?
| Termék | Szerep ezen a területen |
|---|---|
 | Szórt fény elemzése, teleszkóptervezés, műszerek megvilágító rendszerei |
 | Képalkotó optika tervezése — kameralencsék, kollimáló rendszerek, tudományos műszerek |
 | Satcom kapcsolatok szimulációja — FSO (Free Space Optical), műholdak közötti lézerrendszerek |
 | Bragg-rácsok spektrális műszerekben és műholdak hőérzékelőiben |
Alkalmazási példa: szórt fény elemzése egy műholdas kamerában
Tervezési feltételezések
A projekt a szórt sugárzás (stray light) hatásának elemzésével foglalkozik egy orbitális körülmények között működő műholdas kamera leképezési minőségére. A cél a Napból, a Földről és a műszer látómezején kívüli fényes objektumokból származó fény hatásának korlátozása.
Optikai rendszermodell
A szimulációs környezetben leképezték a kamera teljes geometriáját, beleértve az optikai csövet, a belső válaszfalakat, a napellenzőket és a visszaverő elemeket. Sugárkövetéses elemzést alkalmaztak, figyelembe véve a szerkezet felületein történő többszörös visszaverődéseket és fényszóródást.
Szórt fény eloszlásának elemzése
A Monte Carlo szimuláció lehetővé tette a fő leképezési úton kívül a detektorhoz érkező sugarak útjainak meghatározását. Meghatározták a szórt fény szintjét, annak a képkontrasztra gyakorolt hatását, valamint a fényfelvillanások és a mátrix lokális túlexponálódásának lehetséges területeit.
Blendeszerkezet optimalizálása
Az elemzés eredményei feltárták a nem kívánt visszaverődések forrásait a cső belsejében. Optimalizálták a válaszfalak geometriáját, az élek alakját és az elnyelő felületek tulajdonságait, korlátozva a fény többszörös visszaverődését és csökkentve az optikai háttér szintjét.
Ellenőrzött terv
A szimulációk lehetővé tették a szórt fény csillapításának szükséges szintjének elérését még a prototípus elkészítése előtt, csökkentve a költséges környezeti tesztek és a műholdas kamera minősítési kampányainak számát.
Gyakran ismételt kérdések
Világűr
Valóban használták a TracePro-t NASA projektekben?
Igen. A TracePro-t használták a James Webb Űrteleszkóp elemzésénél, a Mars Rover kameráinál, a LORRI műszernél és az ICESat-2 műholdnál (amely a gleccserek vastagságát méri). A Lambda Research Corporation egy NASA SBIR támogatásból jött létre.
Támogatja a szoftver az űroptikában használt anyagokat (Zerodur, Be, SiC)?
A TracePro és az OSLO lehetővé teszi tetszőleges optikai és termikus tulajdonságú egyéni anyagok meghatározását. A precíziós optika szabványos anyagainak könyvtárai is elérhetők.
Lehetséges szabadtéri optikai (FSO) kapcsolatok szimulációja műholdak között?
Igen. Az OptiSystem támogatja az FSO (Free Space Optical) csatornákat légköri turbulencia-modellekkel, lézernyaláb-divergenciával és geometriai hatásokkal, lehetővé téve a műholdak közötti és a műhold-föld kapcsolatok tervezését.
Van speciális kihívása ezen a területen?
Mérnökünk 1 munkanapon belül válaszol, és tanácsot ad az eszközökkel és licencelési lehetőségekkel kapcsolatban.
Kérdés mérnökünktőlA(z) TracePro szoftvert keresi?
Igényeljen 14-30 napos próbaverziót, hogy teljes körű műszaki támogatással tesztelje a(z) TracePro terméket aktuális projektje során.
TracePro próbaverzió igénylése