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直接来自火星:坚韧不拔的镜片可增强表面图像
2021年03月16日    阅读量:1090    新闻来源:中国风格网 stylechina.com  |  投稿

数以百计的公司和研究小组已经参与了火星上恒心漫游者的开发,以及下方附有的Ingenuity Mars直升机。当流动站下降并于2月18日着陆时,它开始发送数千张图像,其中许多为高分辨率彩色图像。  

直接来自火星:坚韧不拔的镜片可增强表面图像 中网时尚,stylechina.com

业纳开发了在流动站上使用的最先进的镜头,以创建许多此类图像,不仅供公众使用,而且还有助于流动站导航,避免危险并收集火星土壤样本以最终返回地球。凶猛电子公司与业纳(Jenoptik)北美总裁杰伊·库姆勒(Jay Kumler)谈及与NASA / JPL合作涉及的步骤。  


富裕:我相信Jenoptik之前曾与NASA和JPL合作进行过太空项目,可以追溯到哈勃,但您能分享一些有关毅力的工作是如何开始的吗?


库姆勒:与JPL光学主要工程师的关系可以追溯到1993年,当时我们为EECAM(增强型工程相机)团队的成员首次制造了一款符合太空条件的仪器。坚持不懈的报价最初是在2015年由NASA / JPL提出的。JPL征求了多家公司的设计和建造EECam的竞争性报价。


FE:业 纳在太空项目上的目的和重点是什么?例如,这是您的公司展示您的工作的好方法,还是更多地调整研发工作的机会?它是完全盈利的,还是一项投资?  


库姆勒:多年来,我们已经为许多NASA计划构建了符合太空条件的硬件,但近年来我们的选择更加严格。这是挑战我们的研发团队,扩展我们的内部技术的有效途径,也是展示我们世界一流能力的有效途径。我们绝对在我们这方面进行了投资,以确保任务成功。


富裕:您的公司已经在公安,智慧城市和许多地区多元化发展,但太空领域在将来会变得越来越重要吗?


库姆勒:我们现在正在参与某些太空计划,并已向JPL表示,如果将来的计划中使用这些镜头,我们将再次提供。航天领域将仍然是我们整体全球业务中很小但很重要的部分。


FE:您能通过测试和协作描述您与NASA合作的方式吗?这是非常密集的人力吗?


库姆勒:我们与美国宇航局工程师以开放和协作的方式开展工作。在设计摄像头系统的一部分时,这是必要的-所有部分显然都需要协同工作,并且必须及时交付摄像头镜头。    


设计工作需要一支经验丰富的业纳工程师团队来开发相机镜头设计,容忍系统,在较宽的工作条件下对系统进行建模并详细说明相机镜头组件的所有零件。设计和建造可验证镜片的测试设备的工程工作量也很大。仅用于对准,粘合和测试EECAM镜头组件的工具就需要200张图纸。


FE:毅力上的相机运作良好。是什么让它们与众不同?我了解到,Navcams可以在80英尺的距离内分辨出一个像高尔夫球一样小的物体。


库姆勒:  关于区别82英尺高的高尔夫球的参考来自NASA。这不是技术规范,它只是一个示例,旨在使公众对NavCam摄像机的工作情况印象深刻。插图仅适用于导航摄像机。


EECAM镜头组件的技术规格非常详细。对于NavCam,需要测量和报告16个单独的参数,包括在摄像机整个工作条件下的多色MTF,透射率,相对照度和侧面颜色。  


权威的技术参考文献 介绍了增强型工程相机。本文还介绍了入门降落(EDL)镜头,并为所有公开的技术规格提供了极好的参考。


FE:根据NASA的说法,NASA分享的有关EDL的视频是用COTS装置拍摄的。听起来好像是在较小的预算中添加了它,然后又在过程中添加了它。您能否评论像业纳(Jenoptik)这样更昂贵,更工业级的相机装置和镜头的价值?例如,您是否想提供在EDL期间使用的摄像机?  


库姆勒:业纳没有竞标EDL相机,也没有参与开发。Maki论文指出:“开发EDLCAM的关键要求很少。第一个要求是在任务的关键EDL阶段,EDLCAM不得干扰飞行系统。这就要求EDLCAM成像系统在EDL期间与MSL遗传飞行系统元件的相互作用为零或接近零。


“ EDL摄像头系统在开发过程中被归类为技术演示,并且该系统使用了大量的商用硬件,这些硬件经过了认证并经过修改可用于EDL。”


我们没有满足EDL相机要求的COTS相机,该相机最终由FLIR的业务部门Point Grey提供,因此不适合。


定制镜头的价值在于最大化流动站关键任务部分的性能。这使工程师能够准确地获得他们所需的视野,分辨率和光学性能,以使流动站在表面上达到最佳运行状态。


本文的第2.1.2节中有一个很好的总结,说明了为NavCam和HazCam设计定制镜头的原因。


FE:NASA一直在寻找降低价格的方法。他们甚至使用了来自好奇号的一些备件。总是有降低成本的压力吗?


库姆勒(Kumler):在控制成本方面通常存在压力,而不能在可靠性或性能上采取任何捷径。当NASA选择Jenoptik开发相机镜头时,价格是选择标准的一部分。


FE:您能说说像您在Perseverence上提供的那支镜头会在公开市场上带来成本还是会带来成本吗?还是范围?


 库姆勒:我们宁愿不评论单个镜片的价格,因为它对竞争很敏感。这种透镜比现成的商用(COTS)透镜要贵得多,因为它们的制造量非常小,它们在极端的环境范围内工作,并且为每个透镜提供了大量的测试数据。没有错误的余地。一切都必须记录在案。  


 FE:关于镜片的制造方法,您能告诉我们什么?


 库姆勒(Kumler):业纳(Jenoptik)提供的每个摄像机镜头组件都是由金属和玻璃零件组成的复杂组件。光学元件需要彼此对准以在微米级的公差内。这些零件的表面光洁度与尺寸公差同样重要。


为了满足EECAM的要求,Jenoptik必须开发和完善一些独特的测试功能。我们在很宽的温度范围(包括极低的火星温度)下测试了镜头组件的性能。我们还能够在极其苛刻的洁净室条件下制造镜片。 


CacheCam镜头组件的行星际污染是NASA的一项重大考虑–来自火星的样品必须不受地球上任何微观颗粒的污染。在学习如何在极冷的温度下操作镜头的过程中,我们学到了很多东西,并且我们的镜头是我们制造的最清洁的镜头。


FE: 您的镜头组件在三个主要领域使用,但是总共有多少个实际相机?


库姆勒(Kumler):有3种类型的用于水面操作的摄像机:导航摄像机或导航摄像机,数量2;导航摄像机或导航摄像机,数量2。数量为6的避险摄像机或危险摄像机;以及Cachecam,数量为1。 


Navcams以0.33 mrad / pixel的分辨率获取96度×73度视场的彩色立体图像。Hazcams将以136度×102度的视场以0.46 mrad /像素获取表面的彩色立体图像。Cachecam是一种新型相机,在缓存操作期间将以12.5微米/像素的空间比例获取样品管内火星材料的图像。


标签:今日头条自然科学
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