Inžineriniai iššūkiai kosmosas srityje
Į kosmosą siunčiami optiniai prietaisai turi patikimai veikti metų metus ar dešimtmečius ekstremaliomis sąlygomis — vakuume, temperatūros svyravimuose nuo -200°C iki +200°C, spinduliuotėje ir vibracijose paleidimo metu. Remontas orbitoje neįmanomas arba itin brangus. Todėl kiekvienas optinis prietaisas — teleskopas, mokslinė kamera, lazerinis tolimatis, navigacijos jutiklis — prieš patekdamas ant raketos turi pereiti šimtus valandų simuliacijų.
Viena kritinių kosminės optikos problemų yra sklindančios šviesos analizė — nepageidaujamos sklindančios šviesos, galinčios apakinti jautrius detektorius ar iškraipyti matavimo rezultatus. TracePro jau metų metus yra pramonės standartas sklindančios šviesos analizei, naudojamas, be kita ko, „James Webb“ Kosminiame Teleskope, Mars Rover kamerose ir ICESat-2 prietaisuose.
Kartu palydovinio ryšio sistemos (Satcom) reikalauja tikslių optinių sistemų simuliacijų — tiek komponentų lygmeniu (OptiFDTD, OptiGrating), tiek perdavimo sistemų (OptiSystem laisvos erdvės ir pluoštinėms optinėms jungtims).
Kaip mūsų programinė įranga palaiko projektavimą?
| Produktas | Vaidmuo šioje srityje |
|---|---|
 | Sklindančios šviesos analizė, teleskopų projektavimas, prietaisų apšvietimo sistemos |
 | Vaizdavimo optikos projektavimas — kamerų lęšiai, kolimavimo sistemos, moksliniai prietaisai |
 | Satcom jungčių simuliacija — FSO (Free Space Optical), tarppalydovinės lazerinės sistemos |
 | Bragg gardelės spektriniuose prietaisuose ir palydovų šiluminiuose jutikliuose |
Taikymo pavyzdys: sklindančios šviesos analizė palydovinėje kameroje
Projektavimo prielaidos
Projektas apima sklindančios spinduliuotės (stray light) poveikio orbitoje veikiančios palydovinės kameros vaizdavimo kokybei analizę. Tikslas — apriboti Saulės, Žemės ir šviesių objektų už prietaiso regėjimo lauko ribų šviesos poveikį.
Optinės sistemos modelis
Simuliacijos aplinkoje atspindėta pilna kameros geometrija, apimanti optinį vamzdį, vidines pertvaras, apsaugą nuo saulės ir atspindinčius elementus. Panaudota spindulių sekimo (ray tracing) metodo analizė, atsižvelgiant į daugkartinius atspindžius ir šviesos sklaidą konstrukcijos paviršiuose.
Sklindančios šviesos pasiskirstymo analizė
Monte Karlo simuliacija leido nustatyti detektorių pasiekiančių spindulių trajektorijas už pagrindinio vaizdavimo kelio ribų. Nustatytas sklindančios šviesos lygis, jos poveikis vaizdo kontrastui ir potencialios blyksnių bei lokalaus matricos perpildymo sritys.
Apsaugos konstrukcijos optimizavimas
Analizės rezultatai atskleidė nepageidaujamų atspindžių šaltinius vamzdžio viduje. Optimizuota pertvarų geometrija, kraštų forma ir sugeriančių paviršių savybės, ribojant daugkartinius šviesos atspindžius ir mažinant optinio fono lygį.
Patikrintas projektas
Simuliacijos leido pasiekti reikiamą sklindančios šviesos silpimo lygį dar prieš sukuriant prototipą, ribojant brangių aplinkos testų ir palydovinės kameros kvalifikacijos kampanijų skaičių.
Dažniausiai užduodami klausimai
Kosmosas
Ar TracePro iš tikrųjų buvo naudojamas NASA projektuose?
Taip. TracePro buvo naudojamas analizuojant „James Webb“ Kosminį Teleskopą, Mars Rover kameras, LORRI prietaisą ir ICESat-2 palydovą (matuojantį ledynų storį). Lambda Research Corporation buvo įkurta iš NASA SBIR granto.
Ar programinė įranga palaiko kosminėje optikoje naudojamas medžiagas (Zerodur, Be, SiC)?
TracePro ir OSLO leidžia apibrėžti savas medžiagas su bet kokiomis optinėmis ir terminėmis savybėmis. Taip pat prieinamos standartinių tikslios optikos medžiagų bibliotekos.
Ar įmanoma simuliuoti laisvos erdvės optines (FSO) jungtis tarp palydovų?
Taip. OptiSystem palaiko FSO (Free Space Optical) kanalus su atmosferos turbulencijos, lazerio pluošto divergencijos ir geometrinių efektų modeliais, leidžiančiais projektuoti tarppalydovines ir palydovo-žemės jungtis.
Turite specifinį iššūkį šioje srityje?
Mūsų inžinierius atsakys per 1 darbo dieną ir patars dėl įrankių bei licencijavimo galimybių.
Siųsti klausimą inžinieriuiIeškote TracePro programinės įrangos?
Gaukite 14-30 dienų bandomąją versiją, kad išbandytumėte TracePro su pilna technine pagalba jūsų dabartiniame projekte.
Gauti TracePro bandomąją versiją