उपग्रह पर लगे कैमरे कैसे होते है और वे हजारों किलोमीटर से फोकस कैसे कर लेते हैं?

अब उपग्रह क्या हैं तो एक उपग्रह कोई भी वस्तु है जो किसी ग्रह के चारों ओर घुमावदार रास्ते में चलती है। चंद्रमा पृथ्वी का मूल, प्राकृतिक उपग्रह है, और कई मानव निर्मित (कृत्रिम) उपग्रह हैं, जो आमतौर पर पृथ्वी के करीब हैं। उपग्रह का अनुसरण करने वाला मार्ग एक कक्षा है, जो कभी-कभी एक चक्र का आकार लेती है।उपग्रह सभी आकार और आकारों में आते हैं और विभिन्न प्रकार की भूमिका निभाते हैं।

उनके कार्य के नुसार कई प्रकारके उपग्रह हमारे लिए काम करते हैं उनमें १ मौसम उपग्रह जो मौसम विज्ञानियों को मौसम की भविष्यवाणी करने में मदद करते हैं या देखते हैं कि इस समय क्या हो रहा है। उदाहरण : जियोस्टेशनरी ऑपरेशनल एनवायर्नमेंटल सैटेलाइट (GOES) इन उपग्रहों में आम तौर पर ऐसे कैमरे होते हैं जो पृथ्वी के मौसम की तस्वीरें या तो निश्चित भूस्थैतिक स्थिति से या ध्रुवीय कक्षाओं से लौटा सकते हैंI

२. संचार उपग्रह : विशिष्ट संचार उपग्रहों में टेलस्टार और इंटलसैट शामिल हैं। प्रसारण उपग्रह जो ने टेलीविजन संकेतों को एक बिंदु से दूसरे तक प्रसारित करते हैं (संचार उपग्रहों के समान)।हबल स्पेस टेलीस्कोप जैसे वैज्ञानिक उपग्रह, सभी प्रकार के वैज्ञानिक मिशन करते हैं। वे सूर्यास्त से लेकर गामा किरणों तक सब कुछ देखते हैं।३. नाविक उपग्रह जहाजों और विमानों को नेविगेट करने में मदद करते हैं ४ सैन्य उपग्रह ५. महासागरोंकी जानकारी के विशेष उपग्रह। ये सब उपग्रह कई प्रकार के आकार और आकार में आते हैं और कई अलग-अलग कार्य करते हैंI

लेकिन सभी उपगहोंमे कई चीजें समान हैं।उनमें इन उपग्रहों में कैमरे और उपकरण हैं जो प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य के माध्यम से हमारी दुनिया को देखने में सक्षम हैं, जिससे हमारे बदलते ग्रह के शानदार दृश्य, पराबैंगनी और अवरक्त दृश्यों का आनंद लेना संभव हो जाता है। कम संख्या में उपग्रह अपनी “आंखें” अंतरिक्ष की ओर मोड़ते हैं, जहां वे तारों, ग्रहों और आकाशगंगाओं के शानदार विस्तारों को पकड़ते हैं और क्षुद्रग्रहों या धूमकेतु जैसी वस्तुओं के लिए स्कैन करते हैं, जो पृथ्वी के साथ टकराव कर सकते हैं।

प्रत्येक प्रयोग करने योग्य कृत्रिम उपग्रह – चाहे वह मानव या रोबोट वाला हो – उसके चार मुख्य भाग होते हैं: एक शक्ति प्रणाली (जो सौर या परमाणु हो सकती है,) , अपने दृष्टिकोण को नियंत्रित करने का एक तरीका, सूचना प्रसारित करने और प्राप्त करने के लिए एक एंटीना, और जानकारी एकत्र करने के लिए कैमरा या कण डिटेक्टर।

उपग्रह द्वारा हवा और अंतरिक्ष से ली गई पृथ्वी की तस्वीरें और अन्य चित्र ग्रह की भूमि, वनस्पति और संसाधनों के बारे में बहुत कुछ बताते हैं। एरियल और सैटेलाइट इमेज, जिसे रिमोट सेंसिटिव इमेज के रूप में जाना जाता है, लैंड कवर की सटीक मैपिंग की अनुमति देता है और क्षेत्रीय, कॉन्टिनेंटल और यहां तक कि वैश्विक पैमानों पर लैंडस्केप फीचर को समझने योग्य बनाता है। क्षणिक घटनाएं, जैसे कि मौसमी वनस्पति ताक़त और दूषित निर्वहन, अलग-अलग समय पर प्राप्त छवियों की तुलना करके अध्ययन किया जा सकता है।

जब 100 साल पहले फोटोग्राफी एक व्यावहारिक उपकरण बन गया, तब मनुष्यने टावरों, पर्वतों और गुब्बारों से और बाद में रॉकेट और वायु-विमानों से कैमरों का उपयोग शुरू किया।उपग्रह पे होनेवाले कैमरे रिमोट सेंसिंग तकनीक के आधारपर कार्य करनेवाले होते हैं। कृत्रिम उपग्रह जो पृथ्वी की सतह की छवियों को पकड़ने के लिए सेंसर ले जाते हैं, उन्हें रिमोट सेंसिंग उपग्रह कहा जाता है।

उपग्रहों के रिमोट सेंसिंग तकनीक में प्लेटफार्मों पर आमतौर पर तैनात सेंसर में फिल्म और डिजिटल कैमरा, लाइट-डिटेक्शन और रेंजिंग (LiDAR) सिस्टम, सिंथेटिक एपर्चर रडार (SARS) सिस्टम और मल्टीस्पेक्ट्रल और हाइपरस्पेक्ट्रल स्कैनर शामिल हैं,

पैनक्रोमेटिक कैमरे यह उपग्रह इमेजरी अनुप्रयोगों में सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला कैमरा है। इसे एकल लेंस कैमरा भी कहा जाता है, इस कैमरे में सामान्य प्रकाशिकी होती है जो सीसीडी सरणी पर प्रकाश डालती है। सीसीडी सरणी, इस पर पड़ने वाले प्रकाश को वोल्टेज में परिवर्तित करता है, जिसे फिर वास्तविक बिटस्ट्रीम प्राप्त करने के लिए नमूना और मात्रा में दिया जाता है, जो डिजिटल रूप में चित्र का प्रतिनिधित्व करता है।

पंच्रोमेटिक कैमरा को इसलिए कहा जाता है क्योंकि यह दृश्य तरंग दैर्ध्य (इंफ्रा रेड) से परे विकिरण को महसूस कर सकता है।पंचक्रोमाटिक कैमरा सामान्य रूप से रिमोट सेंसिंग अनुप्रयोगों में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला कैमरा है। यह फोटोग्रामेट्री, वनों और भूमि कवर सर्वेक्षण में उपयोग करता है, और दृश्य और आईआर बैंड डेटा के पास एकत्र करता है।

यह एक कैमरा है जिसे एक विस्तृत क्षेत्र की तस्वीरें लेने के लिए डिज़ाइन किया गया है और इसलिए इसमें एक लेंस है जिसमें व्यापक क्षेत्र है। यह कैमरे को एक बड़े क्षेत्र की तस्वीर लेने में सक्षम बनाता है, आमतौर पर लंबाई में 40 से 50 किलोमीटर और (भी) चौड़ाई। पंचक्रोमाटिक कैमरे विभिन्न प्रकार के होते हैं, इसमें वाइड एंगल लेंस कैमरा में एक वाइड एंगल लेंस रहता हैं जिससे सामान्य कैमरों की तुलना में बड़े क्षेत्र की तस्वीर ले सकते हैं।

उपग्रह पृथ्वी का निरीक्षण कैसे करते हैं,यह समझने के लिए कि पहले यह समझना महत्वपूर्ण है कि मानव दृष्टि कैसे काम करती है।

मानवी आंख पंचक्रोमॅटिक और मल्टीस्पेक्टरल याने बहुआयामी :

मनुष्य मुख्य रूप से अपने पर्यावरण के बारे में जानकारी इकट्ठा करने के लिए अपनी दृष्टि का उपयोग करते हैं। इस उद्देश्य के लिए सूचना वाहक सूर्य द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय विकिरण का स्पेक्ट्रम है। यह बेहद कम तरंग दैर्ध्य (वेव लेंथ ) (<0.1 नैनोमीटर) से लेकर लंबी रेडियो तरंगों (> 1 किलोमीटर) तक कठीण (हार्ड ) एक्स-रे से होता है। हालांकि, मानव आंख केवल दृश्यमान प्रकाश को अवशोषित करने के लिए डिज़ाइन की गई है, जिसमें अर्थात् 380 और 780 नैनोमीटर के बीच की तरंगदैर्ध्य आते हैं। इस तरंगदैर्ध्य में सौर स्पेक्ट्रम अपनी सबसे बड़ी तीव्रता तक पहुंचता है। शेष तरंग दैर्ध्य की कुछ श्रेणियां पृथ्वी के वायुमंडल द्वारा अवशोषित होती हैं, जबकि अन्य पृथ्वी की सतह तक पहुंचती हैं, लेकिन मानव आंखों के लिए स्वीकार्य नहीं हैं। उदाहरण के लिए, यूवी और अवरक्त विकिरण शामिल हैं।

मानव आंखों के लिए उनकी संवेदनशीलता के बावजूद, वायुमंडल में प्रवेश करने वाले सभी प्रकार के विकिरण पृथ्वी की सतह के साथ टकराते हैं और इसकी संरचना के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। हालांकि, मानव आंख केवल सौर स्पेक्ट्रम के लिए अपनी सीमित संवेदनशीलता के कारण इस जानकारी के एक अंश को अवशोषित कर सकती है।

मानव आंख का कार्य विशेष रूप से कम प्रकाश की तीव्रता मेंप्रतिबंधित है,। इस मामले में, केवल एक ही प्रकार के रिसेप्टर, यानी छड़ (रॉड्स) सक्रिय हैं,जो आंख को केवल 400 और 600 नैनोमीटर के बीच की सीमा में प्रकाश और अंधेरे के बीच अंतर का अनुभव करने की अनुमति देता है। इसका मतलब है कि कम प्रकाश की तीव्रता पर विभिन्न तरंग दैर्ध्य के बीच अंतर करना और अलग-अलग रंगों को अलग संभव नहीं है । परिणामी छवियां एक पंचक्रोमात्मक कैमरे के समान हैं।

यदि पर्याप्त रोशनी है, तो, आंख तीन अपेक्षाकृत व्यापक वर्णक्रमीय रिकॉर्डिंग बैंड के साथ एक मल्टीस्पेक्ट्रल सेंसर के रूप में काम करती है। आंख के अंदर की रेटिना में रंग रिसेप्टर्स या शंकु (कोन्स) के तीन अलग-अलग उपप्रकार होते हैं, जिनके दृश्य रंगों में विभिन्न तरंग दैर्ध्य में अवशोषण शिखर होते हैं लेकिन उनकी संवेदनशीलता में ओवरलैप होता है। मस्तिष्क (ब्रेन ) में, आने वाली विकिरण की संरचना के कारण व्यक्तिगत शंकु प्रकारों की सक्रियता को संसाधित किया जाता है और एक रंग छवि में अनुवादित किया जाता है। एक वायलेट रंग की छाप सबसे छोटी (लगभग 380 से 420 नैनोमीटर) और सबसे लंबी बोधगम्य तरंग दैर्ध्य (लगभग 600 से 780 नैनोमीटर) द्वारा लाल रंग की छाप बनाई जाती है। बीच में अन्य सभी रंग छापों की तरंग दैर्ध्य रेंज हैं। हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के प्रकाश द्वारा और मिश्रित तरंग दैर्ध्य के प्रकाश द्वारा दोनों में एक निश्चित रंग प्रभाव पैदा किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, रंग छाप “पीला” एक तरफ पीले प्रकाश द्वारा बनाया जा सकता है, लेकिन दूसरी तरफ लाल और हरे रंग के प्रकाश के मिश्रण से भी छाप बनाता हैं।

एक पंचक्रोमी कैमरा सेंसर के साथ काम करता है जो दृश्य प्रकाश के पूरे स्पेक्ट्रम के लिए समान रूप से संवेदनशील होता है। इसका मतलब यह है कि पंचक्रोमाटिक चित्रों में वस्तुओं द्वारा परावर्तित प्रकाश को ग्रे के विभिन्न रंगों में पुन: पेश किया जाता है। यह ग्रेडिंग मानव आंखों की चमक की धारणा के अनुरूप है। हालांकि रंगों को पुन: प्रस्तुत नहीं किया जा सकता है, पंचक्रोमाटिक छवियां उच्च स्थानिक रिज़ोलुशन resoultion संकल्प प्राप्त कर सकती हैं और इसलिए अक्सर मानचित्रण प्रयोजनों के लिए उपयोग किया जाता है।

तकनीकी मल्टीस्पेक्ट्रल इंस्ट्रूमेंट्स में आमतौर पर मानव आंख की तुलना में एक उच्च वर्णक्रमीय रिज़ॉल्यूशन होता है, लेकिन एक मानक डिजिटल कैमरा भी मल्टीस्पेशल इंस्ट्रूमेंट के रूप में गिना जाता है। मानव आँख की तरह, एक डिजिटल कैमरे में सेंसर नीले, हरे और लाल प्रकाश के बीच अंतर कर सकते हैं और इस तरह आंख के दृश्य प्रभाव को पुन: उत्पन्न करते हैं। इसके विपरीत, हालांकि, लगभग पंद्रह रंग बैंड तक अधिक जटिल मल्टीस्पेक्ट्रल उपकरण पृथ्वी अवलोकन के लिए उपयोग किए जाते हैं। वे आमतौर पर दृश्य प्रकाश और अवरक्त विकिरण के विभिन्न तरंग दैर्ध्य रेंज का पता लगाने केलिए किये जाते हैं।अलग-अलग बैंड द्वारा एकत्र किए गए डेटा को पहले रंग-असंवेदनशील सेंसर द्वारा अलग से रिकॉर्ड किया जाता है और इसे ग्रेस्केल छवियों के रूप में प्रदर्शित और मूल्यांकन किया जा सकता है। इसके अलावा, गणितीय एल्गोरिदम का उपयोग करके रंगीन छवियों को बनाने के लिए एक ही क्षेत्र की वर्णक्रमीय रूप से अलग-अलग छवियों को जोड़ा जा सकता है। रिकॉर्ड की गई जानकारी का प्रतिनिधित्व करने की क्षमता मानव दृष्टि कार्यों के तरीके से निर्धारित होती है।

जहाँ चित्र तरंग दैर्ध्य पर्वतमाला में मनुष्यों के लिए दृश्यमान नहीं हैं, वहां मानव नेत्र के लिए एक वर्णक्रमीय श्रेणी निर्दिष्ट करना आवश्यक है। यह कल्पना करने के लिए डेटा को एक विशिष्ट रंग आवंटित करता है। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि रंग किस तरंगदैर्ध्य को सौंपा गया है, हालांकि व्यवहार में कुछ सामान्य प्रदर्शन विधियों को स्थापित किया गया है। ज्यादातर मामलों में, मानव निर्मित संरचनाएं दर्ज की जाती हैं और उनकी प्राकृतिक रंग सीमा में प्रतिनिधित्व किया जाता है, जबकि मानव आंखों के लिए वर्णक्रमीय श्रेणियों में छवियां अक्सर मिट्टी, वनस्पति और जल निकायों के लक्षित विश्लेषण के लिए “झूठे रंगों” का उपयोग करती हैं।

उपग्रह चित्र अक्सर झूठे रंगों में प्रदर्शित किए जाते हैं। इसका कारण यह है कि उपग्रह उपकरण आंशिक रूप से वर्णक्रमीय श्रेणियों को कवर करते हैं जो मानव आंख के लिए अदृश्य हैं। इसके अलावा, मानव आंख एक रंग के भीतर चमक के केवल कुछ सौ स्तरों को अलग कर सकती है, लेकिन एक लाख से अधिक विभिन्न रंगों को भेद करने में सक्षम है। झूठे रंग प्रतिनिधित्व के साथ, अप्राकृतिक रंगों को व्यक्तिगत वर्णक्रमीय श्रेणियों में सौंपा गया है ताकि विवरण अधिक दृश्यमान हो सके।