Оптико-электронное устройство

Многозональное оптико-электронное сканирующее устройство высокого разрешения МСУ-Э предназначено для оперативного получения с борта космического аппарата видеоинформации о подстилающей поверхности Земли в трех спектральных зонах в диапазоне длин волн 0,5-0,9 мкм с пространственным разрешением 32 м (в надире). Оно относится к классу узкоугольных сканирующих устройств с построчной разверткой. МСУ-Э построено на основе твердотельных многоэлементных линейных фотоприемников – приборов с зарядовой связью (ПЗС). Каждая линейка состоит из 2048 фоточувствительных элементов, которые образуют набор мгновенных полей зрения, формирующих поле зрения прибора. При считывании с ПЗС-фотоприемника зарядов формируется одна строка изображения. Двухмерное изображение получается при последовательном построчном считывании информации с линейного ПЗС-фотоприемника при движении космического аппарата над подстилающей поверхностью. С целью получения информации в широкой зоне обзора используется перемещение оптической оси в плоскости, перпендикулярной плоскости орбиты космического аппарата.

На рисунке показана упрощенная схема оптической системы МСУ-Э. Поток излучения от подстилающей поверхности, отражаясь от плоского поворотного зеркала 1, попадает на зеркально-линзовый объектив 2 с фокусным расстоянием 349,2 мм и эффективным относительным отверстием 1:4,7. В исходном положении а поворотное зеркало устанавливается под углом 45° к оптической оси объектива. По командам с Земли или от программно-временного устройства космического аппарата включается привод поворотного зеркала, который обеспечивает смещение оптической оси прибора в пределах ± 30° с шагом 2°.

1 – плоское поворотное зеркало; 2 – объектив; 3,4 – интерференционные светофильтры; 5,6 – цилиндрические линзы; 7,8,9 – ПЗС фотоприемники; 10 – зеркало; 11 – объектив; 12,13,14 – ослабляющие светофильтры; 15 – корректирующий светофильтр; 16 - источник излучения

Поток излучения пройдя через объектив попадает в спектроделительную систему прибора. Спектроделительная система включает в себя интерференционные светофильтры 3 и 4, с помощью которых осуществляется –разделение интегрального входного потока излучения на три спектральных потока с номинальными спектральными зонами 0,5-0,6; 0,6-0,7; 0,8-0,9 мкм.

После фокусировки и коррекции астигматизма с помощью цилиндрических линз 5 и 6 потоки излучения проектируются на чувствительные площадки ПЗС-фотоприемников 7, 8, 9. Три линейных ПЗС-фотоприемника, каждый из которых работает в своей спектральной зоне, расположены в фокальной плоскости объектива.

Для стабилизации положения фокальной плоскости в диапазоне рабочих температур в состав МСУ-Э входит система терморегулирования, которая осуществляет стабилизацию температуры объектива.

Для контроля фотометрических характеристик в полете в МСУ-Э имеется система внутренней калибровки по бортовому эталонному источнику излучения. Переход МСУ-Э из режима регистрации излучения в режим калибровки осуществляется по команде с Земли поворотом зеркала 1 в положение б.

В оптической схеме бортового калибровочного источника применен объектив 11 с фокусным расстоянием 75,2 мм и относительным отверстием 1:4. Излучение от лампы 16 через корректирующий светофильтр 15, ослабляющие светофильтры 12-14 поворотной турели и объектив 11 направляется на зеркала 10 и 1 и, отражаясь от них, попадает в приемный объектив 2, а затем через спектроделительную систему направляется на чувствительные элементы линейных ПЗС-фотоприемников каждой зоны.

Информационно-технические характеристики аппаратуры МСУ-Э приведены в таблице.