Требования разрешения
Пространственное разрешение: наблюдение за землей с высоким пространственным разрешением-такое как городской мониторинг и военная разведка-зеркала крупных апертуальных лиц для усиления разрешения. Согласно критерию Рэлея, угловое разрешение θ телескопа относится к длине волны λ и зеркальной апертурой D As θ = 1,22λ / D. В видимой полосе (λ ≈ 550 нм), достижение высокого разрешения требует получения D. Например, детальный мониторинг городских структур требует достаточно больших авертов для получения. При наблюдении с геостационарной орбиты апертура должна быть точно рассчитана на основе требований расстояния и разрешения для достижения определенного разрешения пикселей наземных пикселей.
Спектральное разрешение: приложения, включающие спектральный анализ поверхности Земли (например, мониторинг растительности, исследование ресурсов) определять приоритет спектрального разрешения. В то время как спектрометры в первую очередь определяют спектральное разрешение, зеркала с большими апертуру собирают больше света, повышают прочность сигнала и косвенно улучшая спектральное разрешение. Например, мониторинг концентрации хлорофилла океана получает выгоду от улучшенного сбора света, что позволяет более точный спектральный анализ. Здесь компромисс между повышенной способностью сбора света и добавленной сложностью системы должен быть сбалансирован, чтобы определить оптимальную апертуру.
Расстояние наблюдения и платформа
Платформы с низкой земной орбитой (LEO): На высотах в несколько сотен километров наблюдение LEO требует относительно меньших апертур. Маленькие спутники дистанционного зондирования LEO, ограниченные мощностью и стоимостью платформы, обычно используют отверстия от десятков сантиметров до ~ 1 метра. Тем не менее, мониторинг конкретных областей с высоким разрешением может потребовать больших диафрагментов (например, коммерческие спутники с многометровыми апертурами для тонкой визуализации).
Геостационарная орбита (гео) платформы: на высоте ~ 36 000 км, эффективное наблюдение за землей требует чрезвычайно больших отверстий. Визуализация с высоким разрешением от GEO может потребовать диафрагмы в несколько метров или более. Например, Jaxa's Jaxa разработала гео-телескоп с диафрагмой 3,6 м, состоящей из шести зеркальных сегментов для достижения наблюдения за землей высокого разрешения.
Оптические характеристики системы
Оптическая система типа: различные системы (например, Cassegrain, Ritchey-Chrétien) навязывают различные требования к апертуре. Параметры дизайна, такие как фокусные соотношения и относительные отверстия первичных/вторичных зеркал, должны быть рассмотрены. Оптические системы синтетической апертуры, которые сочетают в себе меньшие зеркала для эмуляции большой апертуры, требуют оптимизации апертурбов подменкаторов и эквивалентной синтетической апертуры, основанной на разрешении и потребностях в поле зрения.
Коррекция аберрации: большие отверстия подвержены аберрациям (например, сферическая, кома). Исправление их может включать в себя сложные элементы или специализированные зеркальные формы, влияющие на выбор апертуры. Например, асферические зеркала эффективно корректируют аберрации в больших апертурах, но их сложность производства и шкала затрат с размерами. Таким образом, балансировка эффективности коррекции и дизайна диафрагмы имеет решающее значение для оптимизации.
Затраты на производство и техническая осуществимость
Материалы и процессы: материальные и производственные ограничения ограничивают достижимые размеры диафрагмы. Традиционная оптическая стеклянная деформация в больших зеркалах сталкивается с самооплатой, что ставит под угрозу точность поверхности. Усовершенствованные материалы (например, бериллий-алюминиевые сплавы, ule Glass) предлагают превосходную производительность, но получают высокие затраты и проблемы обработки. Точное производство (шлифование, полировка) и метрология для больших апертур еще больше увеличивают сложность и расходы. Дизайн диафрагмы должен соответствовать существующим материалам, процессам и бюджетам.
Проблемы запуска и развертывания: большие отверстия увеличивают объем и массу, усложняют запуск спутника и развертывание в орбите. Ограниченная пропускная способность ракурса требует компактной упаковки и надежного развертывания в орбите. Например, развертываемые зеркальные конструкции должны обеспечить стабильность и точность во время запуска и развертывания. Решения о апертуре должны интегрировать затраты на запуск и выполнимость развертывания.