Quais desafios restringem a resolução de câmeras digitais espaçadoras?

Estive lendo sobre a missão Juno da NASA e me deparei com o artigo da Wikipedia sobre JunoCam , que é a câmera de luz visível a bordo de Juno.

No artigo, é mencionado que a resolução do sensor é de 1200x1600 pixels, que chega a pouco menos de 2MP.

Obviamente, enviar qualquer câmera para o espaço profundo e estabelecer uma órbita estável em torno de Júpiter não é pouca coisa - mas, como o Juno foi lançado em 2011, por que a resolução do sensor JunoCam é tão baixa?

Estou assumindo - talvez com otimismo demais - que as alterações no projeto, como a seleção do sensor, sejam finalizadas 4-5 anos antes do lançamento. Em 2006-2007, os DLSRs de consumo iniciantes usavam sensores de 10MP.

Basicamente;

• É mais difícil proteger um sensor de alta resolução contra riscos no espaço?

• Caso contrário, que motivos a NASA poderia ter para evitar o uso de sensores de alta resolução?

Há um requisito essencial para missões no espaço profundo: confiabilidade. Em geral, as peças preferidas da NASA são bastante difíceis, porque a necessidade primordial é de uma tecnologia madura e bem compreendida. A tecnologia de ponta que não funciona é mal vista sob as circunstâncias. Os sensores de imagem de 10 anos são exatamente o que você espera.

Além disso, se você ler o artigo da JunoCam vinculado, verá (segundo parágrafo, primeira frase) que as taxas de transferência de dados são bastante lentas, da ordem de 40 MB por 11 dias. O aumento do tamanho da imagem reduz o número de imagens que podem ser adquiridas, e espero que haja muito esforço para determinar a troca entre o número de imagens e a resolução da imagem.

Pelo que vale a pena, a NASA tem pressionado por melhores taxas de dados para seus programas, mas a potência limitada e os longos intervalos envolvidos fazem deste um problema não trivial. A missão LADEE, há alguns anos, incorporou o LLCD (Lunar Laser Communication Demonstrator), que funcionou muito bem, e isso é uma grande promessa (limite de comunicação óptica de 1 bit / fóton no receptor), para que futuras missões possam fazer um muito melhor.

Você parece ter a impressão de que a qualidade das fotos tiradas no espaço é limitada pela resolução do sensor, o que não é o caso. Fatores igualmente importantes são a sensibilidade do sensor, que piora à medida que você aumenta a contagem de pixels e a robustez do sistema óptico.

Simplificando, se você enviasse uma câmera DLSRs de 10 MP no Júpiter, ela não seria capaz de focar adequadamente (ou de todo) após as vibrações experimentadas durante o lançamento até o ponto em que a resolução real do sensor não importaria. Além disso, ele não recebe luz suficiente para tirar fotos de qualidade.

Pense mais 10 anos antes do lançamento. Uma vez projetado, ele é projetado - a troca de componentes é um fator de risco importante e é improvável que você queira fazer isso. Uma quantidade enorme desse tempo será gasta em testes.

Esse é o apelo de pequenos satélites semi-descartáveis, com lançadores baratos entrando em órbita terrestre - se você perder um, não será um grande negócio. Porém, com investimentos maciços em dinheiro e tempo levando Jupiter a esse ponto, adicionar riscos geralmente não é uma coisa boa.

Além disso, a difração na abertura óptica limita o tamanho do pixel físico utilizável a um valor relativamente grande. Os detalhes valem alguns minutos de pesquisa na web, pois também limitam a resolução efetiva possível com o tom de pixel fino comum em câmeras digitais, incluindo DSLRs.

A taxa de transmissão de dados precisa ser considerada. Custa tempo e energia da bateria para enviar de volta as imagens que você coletar.

Para sua primeira pergunta: Sim: a proteção de microeletrônicos contra radiação intensa será muito mais difícil à medida que você reduz o tamanho de um pixel e aumenta sua suscetibilidade à radiação ionizante.