Zpracování radiačních snímků ze sensoru Timepix na satelitu VZLUSAT-1

Abstract

Kosmické prostředí staví vesmírnou techniku i biologické materiály před řadu překážek. Jednou z nich je ionizující záření, které způsobuje poruchy elektronických systémů, degradaci materiálů i radiační poškození živých tkání. Pro využívání orbitálního prostoru je nutné tomuto prostředí porozumět. Jedním z nástrojů využitelných pro tento účel jsou pixelové radiační detektory, které jsou nenáročné na rozměry, hmotnost i napájení. Zástupce této rodiny radiačních detektorů, Timepix, je součástí teleskopu v nanosatelitu VZLUSAT-1. Přestože je teleskop určen pro pozorování v rentgenové oblast, na snímcích jsou patrné i stopy jiných částic než fotonů. Nicméně teleskop většinu snímků posílá na Zemi v silně komprimovaném formátu, optimalizovaném pro rentgenová pozorování. Stopy jiných částic než fotonů jsou v nich neidentifikovatelné. V této práci je navržena a úspěšně implementována metodika, která umožňuje z těchto snímků ztracenou informaci částečně obnovit a využít snímky satelitu obsahující jen záběry radiačního pozadí pro tvorbu map rozložení jednotlivých částic na nízké oběžné dráze Země.

The cosmic environment puts space technology and astronauts in front of many challenges. One of these is ionising radiation that can cause failure of electronic systems, material degradation and radiation damage to living tissues. It is necessary to understand this environment to occupy the orbital space. One of the tools available for this purpose is a family of pixel radiation detectors. These sensors are lightweight, small and have low power requirements. The representative of this family of radiation detectors, Timepix, is part of a telescope in the nanosatellite VZLUSAT-1. Although the telescope is designed for observation in the X-ray spectra, traces of particles other than photons are visible on the images. However, the telescope sends most of the images to the Earth in a highly lossy compressed format optimised for X-ray observations, traces of particles other than photons are unidentifiable. In this work, a methodology has been proposed and successfully tested which can restore the lost information to such an extent that it allows the calculation of radiation maps for different types of particles on the low Earth orbit.