НДІ астрономії
Харківського національного університету

НАЦІОНАЛЬНЕ НАДБАННЯ УКРАЇНИ

Когерентно-оптичний процесор зображень
НДІ астрономії ХНУ

Iсторiя

Науково-дослідний інститут астрономії засновано у 2002 р. на базі університетської Астрономічної обсерваторії, однієї з найстаріших в Україні. Багато видатних науковців працювали тут. Професор Л.О. Струве був засновником харківської астрометричної школи, астрофізик академік В.Г. Фесенков розпочинав тут дослідження планет. Отто Струве починав свою наукову кар’єру у Харківському університеті; пізніше він був керівником багатьох американських астрономічних установ, президентом Міжнародного Астрономічного Союзу. У 1918 р. академік М.П. Барабашов розпочав тут систематичні дослідження Місяця. Головні результати харківських астрономів були отримані в галузі планетних досліджень.

Сучасні дослідження планет в Інституті базуються на використанні фотометричних та поляриметричних спостережень астероїдів, комет, Юпітера, Місяця. Харківські астрономи аналізують дані космічних місій, що вивчають Місяць (Clementine, Lunar Prospector), Марс (Mars Global Surveyor), Венеру (Pioneer-Venus, Magellan, Venera 13–16), Фобос (Phobos-2 mission). Наприкінці 60-тих значні результати були досягнуті у галузі отримання астрономічних та космічних зображень з надвисокою роздільною здатністю. Унікальна установка "Когерентно-оптичний прцесор зображень" була розроблена та виготовлена під керівництвом професора Дудінова В.М. для фундаментальних досліджень в галузі оптики, радіофізики, та для викорисання в оборонній тематиці. Установка змонтована на заміській спостережній станції НДІ астрономії в 75 км від Харкова, бо це обладнання вимагає відсутності будь-якої сейсміки.

Принципи дії "Когерентно-оптичного процесора зображень"

"Когерентно-оптичний процесор зображень" (далі КОПЗ) являє собою аналоговий комп’ютер, що забезпечує амплітудну та фазово-амплітудну фільтрацію зображень. Цей процес виконується високоякісними лінзами-кюветами, всередині яких знаходяться прозірки із вихідними зображеннями, освітлювані когерентним світлом, і де саме проходить Фур’є перетворення. Лінзи-кювети заповнені імерсійною рідиною для зниження фазового шуму, що виникає внаслідок змінної товщі амплітудного-фазового модулятора, тобто транспаранта.

"Когерентно-оптичний процесор зображень" забезпечує:

• моделювання та дослідження оптичних та радіоастрономічних систем;
• моделювання та дослідження проходження когерентного світла через статистично та фазово-неоднорідне середовище;
• отримання та дослідження статистичних характеристик складних двомірних зображень з високим вмістом інформації;
• дослідження явищ інтерференції та дифракції;
• голографічні дослідження;
• лабораторні студентські практикуми з фізичної оптики та суміжних напрямків фізики.

Процесор використовувався для вирішення наступних проблем:

• підвищення просторової роздільної здатності наземних та космічних зображень;
• розпізнання штучних космічних обєктів;
• аналіз статистичних параметрів поверхні моря з метою виявлення підводних човнів.

Засоби спекл-інтерферометрії дозволяють вимірювати кутові відстані поміж компонентами подвійних зірок. Головний принцип цього методу в тому, що період інтерферограм обернено пропорційий кутовій відстані поміж зірками. Результати використання такого методу дослідження надано нижче

"Когерентно-оптичний процесор зображень" застосовано в астрофізичних дослідженнях.

Когерентно-оптичний процесор з успіхом використовувався для покрашення зображень, отриманих камерами космічних місій, спрямованих до Місяця, чи-то до планет Сонячної системи.

Важливою проблемою сучасної астрономії є пошук та дослідження планетних систем біля інших зірок нашої Галактики. Один з методів є аналіз вигляду Фурє-спектрів та автокореляційних функцій зображень затемнених зірок.

Когерентно-оптичний процесор у режимі індикатометра надмалих кутів фази

Багато інформації щодо хімічного та мінералогічного складу, структури та інших фізичних характеристик поверхні небесних тіл, природних чи-то штучних, можна отримати методами дистанційної спектрофотометрії. Аналіз фазових залежностей яскравості розсіючих поверхонь, особливо при малих фазових кутах, де має місце "опозиційний ефект" (5° - 0°), один з таких методів.

Щоб забезпечити лабораторні фотометричні дослідження при малих фазових кутах у НДІ астрономії на базі "Когерентно-оптичного процесору зображень" змонтовано спеціальний індикатометр. Найменший доступний кут фази становить 0,001°, кутова роздільна здатність - 0.001°. Це єдиний у світі прилад з такими унікальними технічними параметрами.

Сучасні спостереження об’єктів поясу Койпера свідчать про значне зворотнє розхсіяння їх поверхні, альбедо яких дуже низьке. Це не співпадає з розробленою теорією, згідно якої темні поверхні не мають значного опозиційного ефекту. Об’єкти поясу Койпера можна спостерігати при малих кутах фази, тому для перевірки цього феномену необхідні лабораторні вимірювання при кутах фази менше одного градуса. Ми провели такі дослідження за допомогою індикатометометру надмалих фаз.