La nota técnica preimpresa de ArXiv: Demostración de detección de asteroides a partir de los datos del SkySat-3 B612 mediante el seguimiento sintético es una lectura interesante. El resumen dice:
Presentamos los resultados del análisis de los datos de observación del asteroide B612 tomados por las cámaras sCMOS a bordo del Planet SkySat-3 utilizando la técnica de seguimiento sintético. El análisis demuestra la mejora esperada de la sensibilidad en la relación señal-ruido de los asteroides al apilar correctamente las imágenes de exposición corta en el posprocesamiento.
Este es un sistema optimizado para exposiciones cortas (20 ms) de la superficie brillante e iluminada por el sol de la Tierra utilizando generadores de imágenes CMOS (no CCD), apuntando al espacio durante la fase de eclipse de su órbita polar e imágenes de objetos oscuros del espacio profundo. Para esta prueba, se probaron asteroides con una magnitud visible de aproximadamente +14 a +16, pero según la sección 6.2, el mismo telescopio de 35 cm con un pequeño rediseño del hardware tendría una magnitud límite de aproximadamente +21.
Me llamó la atención lo siguiente:
6.3 Direcciones futuras en búsquedas de asteroides
Recientemente, Pan-STARRS anunció el primer descubrimiento de un asteroide interestelar. Esto se produjo después de ~ 10 años de funcionamiento de Pan-STARRS. Las primeras estimaciones son que la tasa de descubrimiento solo aumentaría ligeramente en un futuro próximo, incluso con telescopios como el LSST. La razón principal es que los asteroides interestelares se mueven muy rápidamente en comparación con los NEO normales, lo que produce una imagen rayada con PanSTARRS y LSST. El seguimiento sintético podría aumentar la tasa de descubrimiento en 10~30, incluso cuando se utilizan telescopios relativamente pequeños como el telescopio SkySat-3 de 35 cm de apertura.
Pregunta: ¿ Qué es el seguimiento sintético y por qué un generador de imágenes de la Tierra de 35 cm sería 10-30 veces mejor que Pan-STARRS o LSST para detectar asteroides interestelares? ¿Hay algo fundamental sobre el sistema Pan-STARRS o el Gran Telescopio de Rastreo Sinóptico que sea inalterable para su uso en esta aplicación específica?
El enfoque habitual para el seguimiento de un objeto en movimiento tenue es mover la cámara para seguir una pista predicha mientras se realiza una exposición prolongada.
El seguimiento sintético comienza con una serie de exposiciones rápidas secuenciales. Si la cámara estuviera rastreando mecánicamente, podría simplemente superponerlos y agregarlos. (El mejor método estadístico para combinar es un poco más complicado, pero entiendes la idea)
Si la cámara no estaba rastreando, aún puede hacerlo moviendo computacionalmente las imágenes antes de combinarlas. Usted calcula cómo se desplazaría la imagen si el seguimiento fuera perfecto y lo aplica para sintetizar cada imagen adecuada, luego apilar. De ahí el "seguimiento sintético".
Una gran ventaja para las búsquedas de asteroides es que puede rastrear sintéticamente muchos movimientos posibles con un solo conjunto de imágenes. El seguimiento mecánico solo puede seguir el movimiento de un objetivo a la vez.
Para trabajar mejor, necesita muchas exposiciones rápidas. Idealmente, desea que el tiempo de exposición sea tan corto que los objetivos rastreados se muevan menos de un píxel durante la exposición. Esto limita el desenfoque en la imagen sintética.
Desafortunadamente, la mayoría de las cámaras telescópicas funcionan en el otro límite: miran durante mucho tiempo. Esto es excelente para el seguimiento mecánico de imágenes, pero da como resultado imágenes rayadas con seguimiento sintético. Aunque las fuentes de ruido del sensor (ruido de disparo de fotones y ruido térmico) son similares, los CCD que se utilizan normalmente para las cámaras astronómicas también tienen una fuente de ruido de lectura que crece con la frecuencia . Esto está bien para exposiciones largas, pero hace que los sensores CMOS de lectura directa sean mucho más adecuados para la lectura de secuencias rápidas.
Estamos acostumbrados a observar objetos en movimiento como rayas en las imágenes, entonces, ¿cuál es el problema? Esas son rayas brillantes . Las rayas tenues son diferentes. Distribuyen la luz del objetivo sobre un montón de píxeles, cada uno con su propio ruido. Eso reduce la SNR general de la observación y hace que la racha sea menos visible. El seguimiento sintético de imágenes lo suficientemente cortas puede llegar hasta el límite de ruido de un solo píxel del sensor, pero solo si las exposiciones son lo suficientemente cortas.
Ejemplo numérico: una racha de 1000 píxeles en una cámara normal con una exposición de 10 segundos tiene 10 segundos de ruido en cada píxel. Con imágenes sintéticas, cada píxel se muestrea, por ejemplo, en un segmento particular de 10 ms, por lo que (todas las demás cosas son iguales) tiene menos ruido. Eso permite la detección de asteroides 10 veces más tenues.
NB "Asteroide interestelar" aquí no significa "muy lejos en el espacio interestelar". Significa “moverse como un murciélago del infierno porque ha caído desde el espacio interestelar en lugar de estar en la órbita solar”. Son tenues, pero en su mayoría son difíciles de ver con generadores de imágenes fijos porque se mueven muy rápido.
bob jacobsen
bob jacobsen
UH oh
UH oh