Die Technologie hinter der wahnsinnigen Weltraumfotografie der NASA
Was war das erste Objekt im Weltraum, das erfolgreich fotografiert wurde?
Der Mond, vor langer Zeit im Jahr 1840. Affe sehen, Affe tun.
Die Astrofotografie macht das Wunder unserer natürlichen Welt für den Laien zugänglich. Es bietet einen Blick in den Himmel und bringt uns näher an das heran, was die größten Köpfe jeder Epoche dazu zwingt, ehrfürchtig nach oben zu schauen.
Demütig? Absolut. Wie durchbrechen Astrofotografen die Barrieren, die unser terrestrisches Sichtfeld auf einen Streifen samtiger Dunkelheit beschränken, wobei jeder astronomische Körper auf einen Nadelstich Licht reduziert wird?
Die Geschichte der Weltraumfotografie
Mit dem zwanzigsten Jahrhundert kam das Aufkommen von Teleskopen, die weit über die Fähigkeiten von allem hinausgingen, was vorher kam. Das Weltraumzeitalter sorgte kulturell für Aufsehen und weckte den Appetit der Öffentlichkeit auf die vollständige Offenlegung dessen, was da draußen ist. Die NASA war mehr als glücklich, dies zu tun.
Das ikonische Bild aus blauem Marmor, das die Erde in ihrer ganzen Pracht aus der Ferne darstellt, wurde von der Apollo 17-Besatzung aufgenommen, als sie sich am 7. Dezember 1972 nach oben auf ihr Mondziel zubewegte. Es wurde mit einer Hasselblad-Kamera aufgenommen, die mit einer 80-mm-Kamera montiert war Zeiss Objektiv, außerplanmäßig und in der Hitze des Augenblicks.
Seitdem haben viele unbemannte Bemühungen zu unserer Bibliothek der Astrofotografie beigetragen, die nicht von dieser Welt ist. Das wahrscheinlich bekannteste und beliebteste Arsenal der NASA ist das Hubble-Weltraumteleskop, das mit mehreren Werkzeugen ausgestattet ist, mit denen optisch untersucht und abgefragt werden kann. Es ist in der Lage, Bilder aufzunehmen, die von der Erdatmosphäre nicht beeinträchtigt werden, und liefert uns seit 1990 eindringliche Bilder von dem, was uns umgibt.
Die Weitfeldkamera, kurz WFC3, kann Bilder von sichtbarem Licht sowie ultravioletter und infraroter Strahlung aufnehmen. Der Cosmic Origins Spectrograph, auch als COS bekannt, ist speziell auf ultraviolettes Licht spezialisiert. Entfernte Quasare und Bilder von fernen Galaxien in Bewegung werden auf eine Weise zum Leben erweckt, die wir sonst niemals schätzen würden.
Mit der Advanced Camera for Surveys (ACS), die weit in die Zukunft unseres Universums blickt, werden die entferntesten und am weitesten entfernten Ecken des Weltraums untersucht. Es ist ein hochempfindliches Gerät, das dunkle Materie erkennen kann und uns die schreckliche Realität zeigt, die weit über alles hinausgeht, was wir hier auf der Erde sehen.
Seit diesen frühen Streifzügen ist die Rolle der Big Tech im Weltraumrennen immer wichtiger geworden . Was hält die Zukunft für uns bereit?
Die Technologie hinter der Weltraumfotografie der NASA
Die neuesten in der NASA-Saga zur Weltraumfotografie sind neue Fotos aus dem THEMIS-Programm, die mit Hilfe des Mars Odyssey-Orbiters ermöglicht wurden. Dieses Wärmebildsystem widmet sich derzeit der Untersuchung der Mineralverteilung auf der Marsoberfläche .
Unabhängig davon, zu welcher Zeit Sie gerade studieren, finden Sie an jeder Kreuzung mehrere Grundprinzipien, die die Technologie der Weltraumfotografie unterstützen. Wie macht die NASA Fotos vom Weltraum?
Arten der Weltraumfotografie
Beim Fotografieren des Universums gibt es einige Methoden. Wie bei jeder Art von Fotografie wird ein langes Objektiv (in diesen Fällen ein Teleskop) benötigt, um entfernte Objekte zu vergrößern, denen wir physisch nicht näher kommen können.
In der Prime Focus-Fotografie steht die Länge des Teleskops als Brennweite des Bildes. Was durch das Teleskop gesehen wird, wird direkt auf das CCD der Kamera projiziert und abhängig von den Abmessungen des Sensors entsprechend vergrößert.
Als Referenz dient ein CCD (ladungsgekoppeltes Gerät) als "Filmdia" in einer Digitalkamera. Hier verbinden sich die lichtempfindlichen Sensoren einer Digitalkamera mit der integrierten Schaltung, die sie interpretiert und das Bild erzeugt.
Positive Projektion eignet sich am besten für die Mond- und Planetenfotografie. Eine dazwischenliegende, divergierende Linse, oft als "Okular" bezeichnet, steht zwischen dem CCD und der Brennebene der nach innen konvergierenden Linse des Teleskops und bläst das resultierende Bild in die Luft, ohne die Details oder die Qualität zu beeinträchtigen.
Wie? Der "Kegel" des einfallenden Lichts wird unterbrochen, bevor er zu einem einzelnen Punkt auf der Ebene der Fotografie konvergiert. Das resultierende Bild wird in einem Maßstab projiziert, der im Verhältnis zu den Abmessungen des Kamerasensors viel größer ist als sonst.
Die negative Projektion ist in der gleichen Richtung – die divergierende Linse, die die konvergente Teleskoplinse von der Kamera trennt, wird jedoch durch eine andere konvergente Linse ersetzt, die auch als Barlow-Linse bekannt ist. Dies verringert die Brennweite des Bildes und bringt den effektiven Konvergenzpunkt näher an die Elemente der Linsen selbst heran.
Dadurch bleibt die Leistung des Systems erhalten, ohne dass das resultierende Bild beschnitten wird. Ein "breiteres" Sichtfeld kann mit einer Intensität genossen werden, die dem nicht vergrößerten Bild entspricht, das uns vom Motiv entfernt.
Infrarot-Weltraumfotografie
Warum Infrarottechnologie verwenden? Es ermöglicht uns, die verborgenen Körper zu "sehen", die normalerweise von Partikelwolken verdeckt werden. Die Hitze und die Strahlung dieser Körper dringen in die Trümmerwolken ein, wenn auch nicht in einer Weise, die wir alleine sehen könnten.
Unsere Augen beschäftigen sich ausschließlich mit dem Spektrum des sichtbaren Lichts. Alles, was außerhalb dieses Bereichs liegt, wie ultraviolette Strahlen oder Röntgenstrahlen, wird diesen primitiven Wahrnehmungsinstrumenten nichts vermitteln. Tatsächlich kann gesagt werden, dass diese Bereiche des elektromagnetischen Spektrums überhaupt keine Farbe haben. Zu ihnen kann Infrarotstrahlung gezählt werden.
Das Infrarotlicht, das Fotos dieser Art einfangen, wird künstlich farblich zugeordnet, was uns einen Einblick in den Kosmos gibt, aber nicht das, was im rein menschlichen Sinne tatsächlich zu sehen wäre. Die gesammelten Informationen entsprechen einer Wärmekarte, wobei wärmere Motive einen Farbton und kühlere Motive einen anderen annehmen.
Zusammensetzen von Fotos des Weltraums
Angesichts der Breite und Breite unseres außerirdischen Hauses ist es eine große Aufgabe, das gesamte Universum mit einem Schuss im Alleingang zu erfassen.
Abgesehen von bloßen Panoramen können diese zusammengesetzten Fotos dasselbe Motiv enthalten, das anschließend durch mehrere Filter aufgenommen wurde, wobei jedes Mal eine andere Art von Licht aufgenommen wird. Die Informationen werden zusammengeführt, um ein Bild zu zeichnen, das intimer und winziger ist, als ein Foto allein vermitteln würde.
Huckepack-Fotografie
Dem oben erwähnten Daguerreotyp des Mondes ging ein weniger erfolgreicher Versuch von Daguerre selbst voraus. Aufgrund der Länge der Belichtung war es verschwommen – der Mond entfernte sich von ihm, als die Kamera das Bild aufnahm.
Alles im Raum ist ständig in Bewegung, so ruhig und beschaulich der Nachthimmel zu sein scheint. Genau wie bei einem nächtlichen Foto hier zu Hause muss unsere Ausrüstung die Bedingungen ausgleichen, die uns diese fernen und dunklen Aussichten bieten.
Um herumzusitzen und die erforderliche Belichtungsdauer abzuwarten, wären diese seltenen und exotischen Objekte und Ereignisse tollkühn. Sie würden direkt an uns vorbeikommen und nur ein unleserliches Durcheinander bedeuten.
Teleskopkameras, die an automatisierten äquatorialen Halterungen angebracht sind, kompensieren die Bewegung von Himmelskörpern in einem direkteren Sinne und bewegen die Kamera, während sie das Bild belichtet. Diese Ausrüstung hält die Kamera auf die Sterne vor ihr gerichtet und ermöglicht eine längere Belichtungsdauer, bei der die Details der Szene nicht in undeutliches Chaos geraten.
Amateure freuen sich: In diesem Bereich gibt es eine Menge Prosumer-Ausrüstung für diejenigen, die das Hobby von ihren eigenen Hinterhöfen aus verfolgen möchten.
Die Zukunft ist da draußen und wir wollen alles sehen
SpaceX und die NASA haben zum ersten Mal seit Jahrzehnten Missionen mit Besatzung ins All gestartet. Bei jedem Ausflug kehren sicher viele Fotos zu uns zurück.
Mit der Zeit werden wir zweifellos mit Bildern des Weltraums privilegiert sein, die atemberaubender und beeindruckender sind als alles, was jemals zuvor gesehen wurde. Im Moment warten wir eifrig mit angehaltenem Atem und nehmen alles bequem von unserem Heimatplaneten aus auf.