Возможности спутниковой слежки

Master_Mixa

Вопрос скорее для физиков, особенно сведущих в оптике.
Мне не раз приходилось заводить спор, с военными, несколькими своими знакомыми о возможностях спутниковой слежки.
Собственно спорящей стороной утверждалось приблизительно следующее. С орбиты, с помощью специальных инструментов слежения можно получать изображения с разрешением в сантиметры (буквально "разглядеть лицо человека", "сосчитать количество звездочек на погонах" и т.п.).
С художественной формой такой точки зрения наверное каждый парень сталкивался при просмотре шпионских фильмов. Например вот этого: Gold Collection\Враг Государства (Enemy Of The State).Avi (23м30с-24м10с)
Причем все это в оптическом диапазоне!
Однако весь мой опыт увлечения астрономией, общения с оптическими приборами и полученные в универе знания указывали на то что это не возможно. Собственно по следующим причинам
- из-за флуктаций в атмосфере предел разрешения для оптических приборов работающих в высокогорье (там где помехи минимальны!) составляет порядка 0,1'' - это все при идеальных условиях, а для реализации такой задачи требуется разрешение как минимум в 50 раз большее.
- для достижения необходимой точности необходим оптический прибор с огромной апертурой с зеркалом в десяток метров, что по техническим причинам невозможноъ
- необходима дикая точность позиционирования зеркала
А что Вы думаете на этот счет?

a100241

я не физик и мои познания по физике заканчиваются на законах Ньютона, но
1. Те пункты, которые ты перечислил может быть и убедительны, но если хотя бы одна страна владеет технологией это позволяющей, в ее же интересах эту технологию сокрыть.
2. Ниже привожу отрывок из интервью с журналистом Ефимом Шуманом произошедшее 05.02.02, побывавшем в штаб-квартире БНД на вполне легальных основаниях, пользуясь удостоверением журналиста.
"Вообще снимки из космоса достаточно объективны. Нужно только правильно их толковать. Россияне, как нам сказали (BND приобретает космические снимки или сцены, как они их называют, и у России, не только у США, Франции, Израиля) намерено искажают качество своих снимков, ухудшают их, очевидно для того, чтобы немецкая внешняя разведка не знали, как хорошо могут снимать российские спутники, какие детали они могут показывать. Сегодня разрешающая способность спутника КФР-1000, на самом деле, это камера, а не спутник, может давать разрешение до одного метра – это коммерческие снимки, которые может купить каждый. То есть, на них можно различать предметы на них, расстояние между которыми составляет один метр. Как говорят, американские и российские спутники уже спокойно достигают разрешения в полметра. Ухудшить снимки – это не сфальсифицировать."
"Goverment denies knowledge" (x-files)

Master_Mixa

О, собственно это как раз и есть подтверждение моих доводов. Ни о каком сантиметровом разрешении речи не идет. И то, подозреваю, что речь идет не об оптическом диапазоне.

guard1

Да, газету не прочесть, номер машины тоже.
Но идентифицировать скажем, танк, вполне можно.
Американцы это делают и показывают всем.

Sander

Я в этом деле не сведущ, но могу предложить направление в котором можно подумать.
Один физик рассказывал, что точность достигается не только с помощью увеличения зеркала, или уменьшения размеров светочувствительных частиц (не знаю как их по-умному называть но и за счет следующего:
можно сделать несколько снимков со сдвигом не кратным размеру частиц,
если сдвиги известны, то по полученной серии картинок можно улучшить качество картинки --- просто решая систему лин. уравнений (а может и не линейных)

a100241

да-да я тоже про это где-то читал.

stm5539210

примерно тоже самое. не зря ведь самые сильные наземные оптические телескопы стоят в горах...
Это ж кино, там чего угодно может быть..

Sova74

На самом деле для этого большой телескоп не нужен Сантиметров 30 хватит. Проблема в том, что атмосфера не позволит. Хотя есть технологии (спекл интерферометрия например, просто интерферометрия, адаптивная оптика итп которая в принципе частично позволяет обойти эту самую атмосферу, НО Самые лучшие телескопы с использованием всех этих технологий (а лучше не придумаешь - это предел- физический между прочим, просто можно сделать дешевле...) Имеют реальное разрешение (в МЕГА лучшем случае сотые доли секунды) Сантиметр же с высоты 100 км это по моему поменьше маленько Так вот - каждое наблюдение, допустим на VLA с таким вот предельным разрешением - это целый эксперимент, по нему пишут статьи итп... А если еще учесть, что обработать изображение звезды МНОГО проще, чем изображение хя загорающего пингвина, то становится ясным, что пожобные высказывания либо понты (типа вот какая у нас армия! либо паранойя

Dr_Jones

а вот мне кажется, что при ясной безоблачной погоде, можно снимать ну может не до сантиметров, но до десятков точно.
просто сам лично неоднокраино убеждался, что флуктуации атмосферы могут на порядки различаться при разной погоде.
и если есть нормальные сьёмки для б/м/ плохой погодыс разрешением в метр, то для хорошей вполне может быть и дециметр и м.б сантиметр.

Master_Mixa

при аэрофотосъемке с небольших высот такая точность возможна, однако другое дело - съемка с орбиты. 0,1" - это предел разрешения достигаемый при идеальных погодных условиях в высокогорье. С такой точностью рарзешение в 1 см. достижимо с высоты двух километров.

Master_Mixa

спекл интерферометрия например, просто интерферометрия, адаптивная оптика итп

Я такого же мнения предерживаюсь, но хотел бы сделать пару замечаний.
По поводу апертуры - 30 см. будет недостаточно, даже не из-за разрешения а слабости светового потока. Если в объектив ни один фотон с этого квадратного сантиметра не попадет никак нужного разрешения не достигнешь.
ПО поводу интерферометрии - она то больше используется в радиодиапазоне, в оптическом с этом возникнут проблемы, тем более потребуется уже два спутника, а синхронизировать с нужной для интерферометрии точностью два движущихся нестационарных объекта дело уж и вовсе почти непосильное.
Есть еще разработки когда лазерный луч сканирует атмосферные флуктации и позволяет корректировать исходное изображение, но они все же не позволяет решить проблему насколько мне известно, и потом, все вновь упирается в диаметр зеркала/линзы оптического прибора.

Master_Mixa

Интерферометры - вещь давно известная. С помощью них достигается высокая точность изображений в радиодиапазоне.
Но этот способ никак не позволяет обойти проблему искажения светового потока в оптическом диапазоне при проходе через атмосферу. Более того для его использования излучение должно быть достаточно сильным или должна существовать возможность длительной выдержки (?).
Подробнее см.

natunchik

А вы пожалуйста не путайте, вы снимаете с поверхности земли спутник, или со спутника - поверхность земли. В первом случае основной исказитель - первый километр с воздухом существенно разной плотности и влажности - находится непосредственно перед камерой, и, соответственно мешает очень сильно. А когда со спутника снимаешь, оно наоборот почти не мешает.

Master_Mixa

первый километр с воздухом существенно разной плотности и влажности - находится непосредственно перед камерой, и, соответственно мешает очень сильно. А когда со спутника снимаешь, оно наоборот почти не мешает.
Ну не думаю. Ежели взять кусок стекла с волнистой поверхностью - искажения велики и в том случае если объект в сантиметре за ним и в том случае если он за ним в десяти метрах.

Dr_Jones

а какая принципиальная разница между тем в какую сторону идёт луч ?

natunchik


Ффтыкайте!
Если у нас есть фиговина, которая рандомно(от времени) поворачивает луч в пределах некоторого угла, то минимальный размер предмета, хотя бы один луч от которого гарантированно придет к наблюдателю с фиксированного направления (то есть тыкнеццо в специфическую точку фотографии, например) прямо пропорционален расстоянию от объекта до фиговины. А от расстояния от наблюдателя до фиговины не зависит вовсе.

natunchik

Вот например, калька. Так она кажеццо непрозрачной. Типа, нифига не видно почти. А кладешь ее на бумажку - и бумажку видно восхитительно!

Master_Mixa

Не согласен со схемой. В ней вся атмосфера в виде единого слоя анизотропного по кривизне. В реале не так - в атмосфере большое количество флуктаций, средний размер тепловых неоднородностей измеряется дециметрами. Нечто вроде бурлящего котла. А вот тут уже без разницы откуда начинается вектор.
Во-вторых ты перепутал. Вектор должен быть направлен туда где глаз. А так у тебя получается что фотоны вылетают из глаза в наблюдаемый объект. Кстати и результат получится противополжный тому о котором ты говоришь.

Master_Mixa

Это потому что между двумя объектами нет преломляющей среды с др. коэфф. преломления. Отдали хотя бы на миллиметр, за тем на дециметр.

Dr_Jones

да, понял. правильно, есть разница.

Dr_Jones

но тем не менее с земли мы же можем увидеть спутник с точностью до метра ?
чё бы тогда со спутника не видесть землю лучше ?

Dr_Jones

да все флуктуации около земли.
на больших высотах нет их имхо.

Master_Mixa

даже если бы флуктации ограничивались километром - по линии луча находились бы десятки-сотни линз, а не одна.

Dr_Jones

не понял тебя, ещё раз чётко свои мысли сформулируй плз.

Master_Mixa

Тезисы:
1. При наблюдении со спутника в оптич. диапазоне искажения луча в атмосфере также велико, что не позволяет достигать точности в сантиметры
Обоснования:
1. Многочисленные "линзы" на пути луча
2. Ошибка в схеме - неверное направление вектора - получаем обратный результат.

Dr_Jones

там вообще нет векторов вроде
что ещё за линзы ? атм. флуктуации ?
ну дак на схеме и нарисовано одно из возможных направлений луша.

Master_Mixa

там вообще нет векторов вроде
что ещё за линзы ? атм. флуктуации ?
ну дак на схеме и нарисовано одно из возможных направлений луша.

Вектора есть - если присмотришся, там стрелки.
Линзы - атмосферные флуктации, области с более высокой темп. воздуха и иным коэф. преломления.
На схеме нарисованы оба возможным направления, но направления искажаемого светового потока указаны неверно (нужно не от глаза а наобор - к глазу)

Dr_Jones

ну короче, я понял что тебе не нравится.
ща башка не варит, кто из вас прав.
ща ещё подумаю.

Dr_Jones

да , походу ты прав. чё то я туплю. спать пора наверно.

sam2000

Если у нас есть фиговина, которая рандомно(от времени) поворачивает луч в пределах некоторого угла, то минимальный размер предмета, хотя бы один луч от которого гарантированно придет к наблюдателю с фиксированного направления (то есть тыкнеццо в специфическую точку фотографии, например) прямо пропорционален расстоянию от объекта до фиговины. А от расстояния от наблюдателя до фиговины не зависит вовсе .

что с орбиты, что с Луны, один хер получается что-ли?

natunchik

Чувак! А ты помнишь основной принцип геометрической оптики? За пределы которой мы не выходили? Напоминаю: если обратить направление луча, то ничего не изменится.
Могу подробней описАть.
Итак, постановка задачи. Есть некий объект и наблюдатель. Между ними расположен "искривляющий слой". Искривляющий слой занимается тем, что случайным образом отклоняет все проходящие сквозь него лучи на некоторый случайный угол, не превышающий, впрочем, некоторого не очень большого значения (альфа). Поскольку эта самая случайность зависит от времени, то можно считать, что входит в него луч, а выходит конус с углом между образующими равным двум альфа, соответственно, на фотографии, которую сделает наблюдатель, точечный объект превратится в пятнышко (фотография как раз интегрирует по времени).
Имеет смысл следующий вопрос: пусть даны расстояния между объектом, наблюдателем и искривляющим слоем (все лежат на одной прямой бтв объект представляет собой два точечных источника находящихся на расстоянии D друг от друга (причем в плоскости перпендикулярной прямой от наблюдателя к объекту так вот, при каком минимальном D пятнышки от этих двух источников на фотографии не будут перекрываться? То есть не будет направления, по которому к наблюдателю придут лучи испущенные одновременно обоими источниками.
Если вы, господа, изволите решить эту чисто геометрическую задачу для пятого класса средней школы, вы поймете мою правоту.
Понятно, кстати, что у решения есть достаточно очевидный физический смысл: например, если у прямой черного цвета ширина меньше D, то она не даст наблюдателю ни одной чисто черной точки на его фотографии. Собственно говоря, о величине D как раз и можно говорить как о разрешающей способности наблюдателя в данной системе.

Master_Mixa

Чувак! А ты помнишь основной принцип геометрической оптики? За пределы которой мы не выходили? Напоминаю: если обратить направление луча, то ничего не изменится.

Блин, ну ты даешь. Во-первых, изложенный принцип ты по-моему и пытался отрицать. Во-вторых, не изменится угол отклонения луча, но изменится расстояние на которое он был отклонен на плоскости приемника. Это хорошо видно из твоего рисунка и положение искажающего слоя тут имеет значение. А вектор ты действительно перепутал, согласен? Оптическое излучение идет не из глаза (объектива а в него.
Ну да ладно, если не изменится зачем вообще излагалась схема?
Теперь по поводу частностей:
Искривляющий слой занимается тем, что случайным образом отклоняет все проходящие сквозь него лучи на некоторый случайный угол, не превышающий, впрочем, некоторого не очень большого значения (альфа).

Во-первых это идеальная модель, к атмосфере не применима. У нас множество взаимопересекающихся (случайным образом) слоев - перекрывающих друг друг случайным образом во времени, нечто схожее с матовым с двух сторон стеклом.
Да и по поводу задачи - ее решить действительно несложно. Но приближение искажающего слоя к объекту (при неизменной дистанции до наблюдателя) дает результат противоположный тому о которым ты говоришь. Если использовать описанную тобой модель, чем ближе - тем сильнее будут искажения от атмосферных "линз" на одной и той же высоте на орбите. Правда есть одно но - она ничего не говорит о пространственной протяженности искажающего слоя.

nedanna

Ребят, не страдайте фигней и не тратьте время.
Есть такое понятие, как адаптивная оптика. Недавно , кстати, был довольно большой бум по поводу применения этой военной технологии в гражданской астрономии Это у американцев, конечно.
У нас - не знаю, есть ли это все.. наверное, есть.
Суть примерно такая - делается снимок сквозь атмосферу, понятно, что там будут большие искажения. Затем через очень малый промежуток времени в направлении съемки испускается луч лазера, который неизбежно рассеивается в атмосфере. Регистрируются продукты этого рассеяния, и по этим продуктам восстанавливается структура искажений, которые изменяют направление луча в атмосфере.
Все немного (намного) сложнее, но суть понятна, надеюсь. Затем в режиме офф-лайн фотография корректируется в соответствии с полученой картиной искажений.
Это все сложно, требует больших вычислительных мощностей, так как решаются обратные задачи и прочее, но факт остается фактом - поверхности планет солнечной системы видно примерно так же, как со спутников (то есть, без атмосферы). Поэтому на современном технологическом уровне про атмосферу можно забыть.

Master_Mixa

Я об этом тож писал в треде, но слышал о том что результаты пока не очень обнадеживающие.

natunchik

Так.
Не хочешь поспорить на пиво?
Судя другим твоим постам ты не очень глуп, и мне удастся донести до тебя Свет Истины при личной встрече. Потому что еще писАть чего-нить здесь мне влом, я уже, по-моему, вполне достаточно написАл, чтобы человек интересующийся мог бы понять.
Ну или можешь просто придти ко мне с эклером, я тебе ффсе объясню. Предварительно связавшись при помощи интернет-пейджера (средства мгновенной связи) АйСиКью. можно даже без эклера, но лучше с эклером.
ЗЫ: На схеме НЕТ векторов. Это у меня рука дрогнула.
ЗЗЫ: вот вам еще схема.
ЗЗЗЫ: И еще одна.

dimcom

Сколько слов сказали, а ни одной формулы. Для любого оптического прибора имеет место следующая закономерность:
Theta = 1.22 Lambda / d,
где Theta — минимальный угол, под которым еще можно различить две светящиеся точки, Lambda — длина волны (берите зеленый свет, не ошибетесь: 540 нм а d — диаметр объектива.
Вот и получаем, что для человеческого глаза, к примеру, разрешающая способность составляет порядка 1 мм с расстояния 10 м. А вот чтобы разглядеть 1 см с 5 км нужен объектив диаметром примерно 0,5 м (я взял даже с запасом). Так что все вполне реально с оптической частью. Звезды ведь рассматривают в телескопы, чем же человечки хуже?

Vano

Сколько слов сказали, а ни одной формулы.

Это оптическая закономерность для фотографа-любителя, а тут серьезные вопросы обсуждаются :-
Так что все вполне реально с оптической частью. Звезды ведь рассматривают в телескопы, чем же человечки хуже?

Наличием земной атмосферы.
2 (lol): Ну ты даешь... я при нем стеснялся слово "интеграл" произнести... теперь не буду стесняться :-
А еще есть здоровенный толмуд под названием "Физическая оптика". Хочешь во всем разобраться - тебе туда.

Master_Mixa

Сколько слов сказали, а ни одной формулы. Для любого оптического прибора имеет место следующая закономерность:
Theta = 1.22 Lambda / d,
где Theta — минимальный угол, под которым еще можно различить две светящиеся точки, Lambda — длина волны (берите зеленый свет, не ошибетесь: 540 нм а d — диаметр объектива.
Вот и получаем, что для человеческого глаза, к примеру, разрешающая способность составляет порядка 1 мм с расстояния 10 м. А вот чтобы разглядеть 1 см с 5 км нужен объектив диаметром примерно 0,5 м (я взял даже с запасом). Так что все вполне реально с оптической частью. Звезды ведь рассматривают в телескопы, чем же человечки хуже?

Да я и телескопы и сам делал, неужель думаешь с формулами этими не знаком? Формула кстати условная, для разных оптич. схем. К. может различаться. Но к данному случаю она имеет мало отношения ибо предел разрешения для крупных оптических приборов определяется уже не апертурой, а атмосферными искажениями.

Anastasia85

Имхо в этом споре может помочь простой пример из жизни - стекло с узорчиком, которое все искажает. Многие, наверно, встречали двери с таким стеклом. Свет прохожит, а что внутри - не видно. Эта самая дверь со стеклом суть аналог атмосферы у земли - то, что искажает. Так вот, если подойти к такому стеклу и смотреть через него на удаленные предметы - ни фига не увидишь. А вот если оттуда будут смотреть на тебя - т.е. издалека через стекло на предмет, который к нему близко, то вполне увидят. Мораль - со спутника должно быть видно лучше.

viruskin

Советские, и кстати, возможно, и американские спутники для бОльшего разрешения делают так называемый "нырок" в атмосферу, снижаясь до той высоты, с которой уже все можно разглядеть.
Более того, лично видел оптическую клавиатуру от компа. Полностью оптическую, до входа в комп. без электроники. И предназначена она была для того, чтобы не дать возможность засечь нажимаемые клавиши (электромагнитные импульсы) в том числе и со спутника.

zuzaka

> засечь нажимаемые клавиши (электромагнитные импульсы)
То есть? Не понял

natunchik

лол

Anastasia85

Ключевое слово TEMPEST
http://www.epos.kiev.ua/pubs/tempest.htm

natunchik

Это-то понятно, но со спутника услышать шевеление электронов в клавиатуре невозможно в принципе. Поэтому ЛОЛ.

stas911


да все флуктуации около земли.
на больших высотах нет их имхо.

Ай-ай-ай, Данила, а ведь 5 имеешь по основам геофизики и экологии.

Dr_Jones

не так что ли ?
я просто не очень понимаю чему там флуктуировать на высотах больше 10 км ?
там и воздуха-то почти нет уже.

zuzaka

Чем меньше, чему флуктуировать - тем больше флуктуации
Логично ожидать эту зависимость "относит. флукт. пропорц. 1 / корень из числа флуктуирующих"

Dr_Jones

ну в вакууме ,видать ,вообще, бесконечные флуктуации ?

zuzaka

Ботай ТДСФ

syv7

>>я просто не очень понимаю чему там флуктуировать на высотах больше 10 км ?
ты на самолетах когда-нибудь летал?

Dr_Jones

Да вроде ботал.

Dr_Jones

летал.
Оставить комментарий
Имя или ник:
Комментарий: