Інженерні виклики в галузі космічна галузь
Оптичні прилади, що відправляються в космос, повинні надійно працювати роками чи десятиліттями в екстремальних умовах — вакуум, перепади температури від -200°C до +200°C, радіація та вібрації запуску. Ремонт на орбіті неможливий або надзвичайно дорогий. Саме тому кожен оптичний прилад — телескоп, наукова камера, лазерний далекомір, навігаційний сенсор — повинен пройти сотні годин симуляції перед відправленням на ракеті.
Одна з критичних проблем космічної оптики — аналіз розсіяного світла — небажаного розсіяного випромінювання, яке може засліпити чутливі детектори чи спотворити результати вимірювань. TracePro давно є галузевим стандартом для аналізу розсіяного світла, використаним, зокрема, на космічному телескопі Джеймса Вебба, камерах Mars Rover та приладах ICESat-2.
Паралельно системи супутникового зв’язку (Satcom) вимагають точних симуляцій оптичних систем — як на рівні компонентів (OptiFDTD, OptiGrating), так і для систем передавання (OptiSystem для оптичних ліній вільного простору та волокна).
Як наше програмне забезпечення підтримує проєктування?
| Продукт | Роль у цій сфері |
|---|---|
 | Аналіз розсіяного світла, проєктування телескопів, освітлювальні системи приладів |
 | Проєктування зображувальної оптики — об’єктиви камер, колімувальні системи, наукові прилади |
 | Симуляція ліній Satcom — FSO (Free Space Optical), лазерні системи між супутниками |
 | Ґратки Брегга в спектральних приладах і супутникових теплових сенсорах |
Приклад застосування: аналіз розсіяного світла в супутниковій камері
Проєктні припущення
Проєкт передбачає аналіз впливу розсіяного світла на якість зображення супутникової камери, що працює в орбітальних умовах. Мета — обмежити вплив світла, що надходить від сонця, Землі та яскравих об’єктів поза полем зору приладу.
Модель оптичної системи
У середовищі симуляції представлено повну геометрію камери, включно з оптичною трубою, внутрішніми блендами, сонцезахисними екранами та відбивними елементами. Використано аналіз трасування променів, з урахуванням багаторазових відбиттів і розсіювання світла на поверхнях конструкції.
Аналіз розподілу розсіяного світла
Симуляція методом Монте-Карло визначила шляхи променів, що досягають детектора поза основним зображувальним трактом. Визначено рівень розсіяного світла та його вплив на контраст зображення, а також потенційні зони, де можуть виникати відблиски й локальне насичення сенсора.
Оптимізація конструкції екранів
Результати аналізу виявили джерела небажаних відбиттів усередині труби. Оптимізовано геометрію бленд, форму країв і властивості поглинальних поверхонь, зменшивши багаторазові відбиття світла та знизивши рівень оптичного фону.
Перевірений проєкт
Симуляції дозволили досягти необхідного рівня придушення розсіяного світла перед побудовою прототипу, знижуючи кількість дорогих екологічних випробувань і кваліфікаційних кампаній для супутникової камери.
Часті запитання
Космічна галузь
Чи справді TracePro використовувався в проєктах NASA?
Так. TracePro використовувався в аналізі розсіяного світла космічного телескопа Джеймса Вебба, на камерах Mars Rover, приладі LORRI та супутнику ICESat-2 (вимірювання товщини льодовиків). Lambda Research Corporation була заснована на основі гранту NASA SBIR.
Чи підтримує програмне забезпечення матеріали, що використовуються в космічній оптиці (Zerodur, Be, SiC)?
TracePro та OSLO дозволяють визначати власні матеріали з будь-якими оптичними та тепловими властивостями. Також доступні бібліотеки стандартних матеріалів прецизійної оптики.
Чи можна симулювати оптичні лінії вільного простору (FSO) між супутниками?
Так. OptiSystem підтримує канали FSO (Free Space Optical) з моделями атмосферної турбулентності, розбіжності лазерного променя та геометричних ефектів, що дозволяє проєктувати лінії між супутниками та між супутником і землею.
Маєте специфічний виклик у цій сфері?
Наш інженер відповість протягом 1 робочого дня, порадить інструменти та варіанти ліцензування.
Надіслати запитання інженеруШукаєте програмне забезпечення TracePro?
Завантажте пробну версію на 14-30 днів, щоб випробувати TracePro з повною технічною підтримкою під час вашого поточного проєкту.
Завантажити пробну версію TracePro