INSTRUMENTO DE OBSERVACIÓN CON SÍNTESIS DE APERTURA ÓPTICA Y CAMPO DE OBSERVACIÓN Y/O RESOLUCIÓN, VARIABLE.

Instrumento de observación con síntesis de apertura óptica (1),

que comprende, por un lado, al menos dos dispositivos de observación (Di; D'i) independientes que proporcionan unos haces ópticos y presentan un campo de observación (COi) y una resolución (Ri) elegidas, y por otro lado, unos primeros medios de recombinación (MR) dispuestos para recombinar de manera interferométrica los haces ópticos proporcionados por dichos dispositivos (Di; D'i) de manera que se proporcione un haz óptico final asociado a una resolución (R) mejor o equivalente a la resolución más pequeña de dichos dispositivos (Di; D'i) y/o a un campo de observación (CO) inferior o igual al campo del observación más grande de dichos dispositivos (Di; D'i) y un detector principal (DP) colocado sensiblemente en un plano de enfoque de dicho haz final para proporcionar una primera imagen de una escena observada, caracterizado porque: - cada dispositivo de observación (Di; D'i) es un interferómetro que presenta un plano focal propio y comprende al menos dos medios de captura de la luz (Cij; C'ij) y unos segundos medios de recombinación propios (MCi; MCi') dispuestos para combinar de manera interferométrica una parte al menos de los haces ópticos proporcionados por sus dos medios de captura de la luz (Cij; C'ij) de manera que proporcione al menos un segundo haz óptico de observación. - cada dispositivo (Di; D'i) comprende un detector auxiliar (DA') propio para capturar dicha parte de los haces recombinados de manera interferométrica por dichos segundos medios de recombinación (MCi; MCi'), de manera que proporcione una segunda imagen de la escena observada

La invención se refiere al campo de los instrumentos de observación denominados “de síntesis de apertura óptica” y fundamentalmente a los embarcados en unos satélites.

Existen instrumentos con síntesis de apertura óptica tales como los descritos especialmente en el documento de Glindenmann A. y col.: “The VLT Interferometer : a unique instrument for high resolution astronomy” artículo de Internet en línea de marzo de 2000, XP002324455, el documento “Après-Midi : aperture synthesis in the mid-IR with the VLTI”, por B. López y col., XP2324456, o el documento de Unwin S. C. y col.: “The Space Interferometry Mission” Proceedings of SPIE, Interferometry for optical astronomy, vol. 4006, julio de 2000, páginas 754-761, XP002324457. Todos estos diferentes sistemas presentan el inconveniente de estar adaptados para una detección de objetos celestes a partir de la observación de franjas de interferencia y no permiten proporcionar unas imágenes que permitan la observación de escenas extensas.

Como es sabido por el experto en la técnica, la observación de escenas (u orígenes) extensos, como por ejemplo la Tierra o una parte de ésta, con alta resolución desde el espacio y en particular desde órbitas elevadas, necesita unos telescopios de gran diámetro, típicamente superior a 10 metros para una resolución métrica desde una órbita geoestacionaria. Ahora bien, la dificultad de realización de los espejos así como su peso aumenta con su diámetro. Por otro lado, la capacidad de los lanzadores (determinada principalmente por el volumen de su carga) que limita naturalmente el tamaño de los instrumentos embarcados, hace difícil por tanto proyectar la construcción de instrumentos de observación de gran tamaño basados en la utilización de espejos monolíticos.

Para solucionar tales inconvenientes, se ha propuesto realizar unos instrumentos de observación con síntesis de apertura óptica. Tales instrumentos están formados por al menos dos medios de captura de la luz, como por ejemplo unos “pequeños” espejos, generalmente planos, o de partes de un “gran” espejo, o aún mejor de unos telescopios, que reenvían los haces luminosos capturados por ellos y que provienen de la escena observada, hacia una óptica de combinación de haces del tipo interferométrico que suministra un haz de observación destinado a un detector.

El interés de este tipo de instrumento, además del hecho de que puede estar embarcado, reside en el hecho de que su detector puede proporcionar unas imágenes cuya resolución es mejor (y por tanto ofrece más detalles) de la que podría ofrecer cada medio de captura de la luz tomado por separado y comparable a la que podría ofrecer un espejo monolítico de gran diámetro.

Los medios de captura, que forman la pupila del instrumento de observación, deben disponerse por supuesto según una geometría particular definida por unas reglas de sustitución energética en el plano de las frecuencias. Esto impone por lo tanto el respeto a requisitos tales como la isotropía (o la casi isotropía) de la función de transferencia óptica (o FTO), la ausencia de zonas de anulación en la FTO y la minimización de la redundancia de las frecuencias observadas.

Sin embargo, cuando el instrumento está embarcado, para cumplir una misión de observación elegida, deben igualmente tenerse en cuenta otros parámetros importantes.

En efecto, un parámetro tal como el campo de observación del instrumento es fuertemente dependiente del tipo de medios de captura de la luz y del tipo de medios de recombinación. Se puede comprobar principalmente como más pequeño que el presentado por un instrumento clásico (que comprende un gran espejo monolítico). Este es principalmente el caso en el que los medios de captura de la luz y los medios de recombinación definen un interferómetro del tipo Michelson, debido a las aberraciones introducidas por las numerosas piezas ópticas y al hecho del principio de recombinación.

La saturación es otro parámetro importante más a tener en cuenta. Así, la utilización de medios de captura de la luz y de medios de recombinación que definen un interferómetro del tipo Fizeau permite obtener un campo de observación comparable al de un instrumento clásico, pero para una saturación elevada.

El número de medios de captura de la luz utilizados constituyen además otro parámetro importante. En efecto, la probabilidad de avería es función de la complejidad del instrumento de observación y por lo tanto del número de medios de captura de la luz.

Ningún instrumento de observación conocido proporciona una satisfacción completa, la invención tiene por tanto por objetivo mejorar la situación.

Se propone con este fin un instrumento de observación de síntesis de apertura óptica, que comprende, por un lado, al menos dos dispositivos de observación independientes que comprenden cada uno al menos dos medios de captura de la luz que suministran unos haces ópticos y presentan un campo de observación y una resolución elegidas, y, por otro lado, unos medios de recombinación encargados de recombinar de manera interferométrica los haces ópticos proporcionados por los diferentes dispositivos a fin de suministrar un haz óptico final asociado a una resolución mejor que, o equivalente a, la más pequeña resolución de los dispositivos y/o con un campo de

observación inferior o igual al campo de observación más grande de los dispositivos.

Se entiende aquí por “mejor resolución” una resolución de valor inferior, es decir que permite diferenciar unos elementos de dimensiones más pequeñas.

El instrumento de acuerdo con la invención puede comprender otras características que se podían tomar por separado o en combinación, y principalmente:

- un detector principal colocado sensiblemente en un plano de enfoque del haz final, -al menos tres dispositivos, -cada dispositivo puede comprender al menos tres medios de captura de la luz, -cada medio de captura de la luz puede ser un espejo, una parte de un espejo o un telescopio, -cada dispositivo de observación puede disponer de su propio plano focal y comprende unos medios de

recombinación encargados de recombinar de manera interferométrica una parte al menos de los haces ópticos que son proporcionados por sus medios de captura de la luz con el fin de proporcionar al menos un haz óptico de observación,

• cada dispositivo puede comprender un detector auxiliar encargado de recoger la parte de los haces recombinados de manera interferométrica por sus medios de recombinación, con el fin de proporcionar una imagen,

• cada dispositivo puede comprender unos medios de interceptación encargados de extraer una parte al menos de los haces que se suministran por cada uno de sus medios de captura de la luz a fin de orientar la parte capturada hacia sus medios de recombinación. En este caso, los medios de intercepción comprenden por ejemplo unas láminas separadoras implantadas respectivamente en cada uno de los medios de captura de la luz. Como variante, cada lámina se puede sustituir por un espejo solidario con unos medios de desplazamiento que pueden tomar al menos una primera posición en la cual permiten al espejo asociado extraer la integridad del haz proporcionado por el medio de captura de la luz correspondiente y una segunda posición en la que permiten al espejo asociado dejar pasar el haz proporcionado por el medio de captura de la luz correspondiente de manera que pueda recombinarse por los medios de recombinación,

• en variante, cada dispositivo puede comprender unos medios de interceptación que extraen una parte al menos de los haces ópticos de observación, proporcionados por los medios de recombinación, con el fin de orientarles hacia el detector auxiliar,

• los medios de interceptación comprenden por ejemplo una lámina separadora de extracción implantada en un sitio elegido en el trayecto de los haces ópticos de observación. Como variante, esta lámina se puede sustituir por un espejo solidario con unos medios de desplazamiento encargados de adoptar al menos una primera posición en la que permiten al espejo extraer la integridad de los haces suministrados por los medios de recombinación y una segunda posición en la que se permite al espejo dejar pasar los haces proporcionados por los medios de recombinación a fin de que se puedan recombinar por los medios de recombinación.

La invención está adaptada particularmente bien,... [Seguir leyendo]

1. Instrumento de observación con síntesis de apertura óptica (1), que comprende, por un lado, al menos dos dispositivos de observación (Di; D'i) independientes que proporcionan unos haces ópticos y presentan un campo de observación (COi) y una resolución (Ri) elegidas, y por otro lado, unos primeros medios de recombinación (MR) dispuestos para recombinar de manera interferométrica los haces ópticos proporcionados por dichos dispositivos (Di; D'i) de manera que se proporcione un haz óptico final asociado a una resolución (R) mejor o equivalente a la resolución más pequeña de dichos dispositivos (Di; D'i) y/o a un campo de observación (CO) inferior o igual al campo del observación más grande de dichos dispositivos (Di; D'i) y un detector principal (DP) colocado sensiblemente en un plano de enfoque de dicho haz final para proporcionar una primera imagen de una escena observada, caracterizado porque:

- cada dispositivo de observación (Di; D'i) es un interferómetro que presenta un plano focal propio y comprende al menos dos medios de captura de la luz (Cij; C'ij) y unos segundos medios de recombinación propios (MCi; MCi') dispuestos para combinar de manera interferométrica una parte al menos de los haces ópticos proporcionados por sus dos medios de captura de la luz (Cij; C'ij) de manera que proporcione al menos un segundo haz óptico de observación. -cada dispositivo (Di; D'i) comprende un detector auxiliar (DA') propio para capturar dicha parte de los haces recombinados de manera interferométrica por dichos segundos medios de recombinación (MCi; MCi'), de manera que proporcione una segunda imagen de la escena observada.

2. Instrumento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque cada dispositivo (Di) comprende unos medios de intercepción (MB) dispuestos para extraer una parte al menos de los haces proporcionados por cada uno de sus medios de captura de la luz (Cij), de manera que se oriente dicha parte extraída hacia sus medios de recombinación (MCi).

3. Instrumento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque dichos medios de intercepción (MB) comprenden unos espejos de extracción implantados respectivamente en cada uno de dichos medios de captura de la luz (Cij).

4. Instrumento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque dichos medios de intercepción (MB) son unas láminas separadoras.

5. Instrumento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque cada uno de dichos espejos (MB) es solidario con unos medios de desplazamiento dispuestos para adoptar al menos una primera posición en la que permiten al espejo (MB) asociado extraer la integridad del haz proporcionado por el medio de captura de la luz (Cij) correspondiente y una segunda posición en la que permiten al espejo (MB) asociado dejar pasar el haz proporcionado por el medio de captura de la luz (Cij) de manera que se pueda recombinar por dichos medios de recombinación (MR).

6. Instrumento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque cada dispositivo (Di) comprende unos medios de intercepción (MB) dispuestos para extraer una parte al menos de los haces ópticos de observación proporcionados por dichos medios de recombinación (MCi'), de manera que se les oriente hacia el dicho detector auxiliar (DAi).

7. Instrumento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque dichos medios de intercepción (MB) comprenden una lámina separadora implantada en un sitio elegido sobre el trayecto de los haces ópticos de observación.

8. Instrumento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque dichos medios de intercepción (MB) comprenden un espejo de extracción implantado en un sitio elegido sobre el trayecto de los haces ópticos de observación.

9. Instrumento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque dicho espejo (MB) es solidario con unos medios de desplazamiento dispuestos para tomar al menos una primera posición en la que permiten a dicho espejo (MB) extraer la integridad del haz proporcionado por dichos medios de recombinación (MCi') y una segunda posición en la que permiten a dicho espejo (MB) dejar pasar el haz proporcionado por dichos medios de recombinación (MCi') de manera que se pueda recombinar por dichos medios de recombinación (MR).

10. Instrumento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque comprende al menos tres dispositivos (Di, D'i).

11. Instrumento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque cada dispositivo (Di, D'i) comprende al menos tres medios de captura de la luz (Cij; C'ij).

12. Instrumento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque cada medio de captura de la luz (Cij; C'ij) está elegido entre un grupo que comprende al menos un espejo, una parte de un espejo y un telescopio.

13. Instrumento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque dichos dispositivos (Di, D'i) y dichos medios de recombinación (MR) están embarcados sobre unos satélites diferentes destinados a efectuar un vuelo en formación.

14. Instrumento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque dichos dispositivos (Di, 5 D'i) y dichos medios de recombinación (MR) están embarcados sobre una estructura conectada.

15. Instrumento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque dichos dispositivos (Di, D'i) y dichos medios de recombinación (MR) están embarcados sobre una estructura desplegable.

16. Instrumento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende una función de transferencia óptica (FTO) desprovista de zona de anulación.