Vào ngày 17 tháng 2, 2024 (giờ JST), Canon đã phóng một vệ tinh nhỏ, CE-SAT-IE, vào không gian.

Thông tin thú vị #1: Vệ tinh quang học này được Canon Electronics và phòng phát triển máy ảnh của Canon phát triển nội bộ để chụp ảnh bề mặt trái đất.

Thông tin thú vị #2: Máy ảnh đang được sử dụng là gì? Một chiếc EOS R5 được chế tạo riêng.

Bạn đọc đúng đó. Có một chiếc EOS R5 ngoài không gian đang quay quanh Trái Đất, chụp những bức ảnh cực kỳ chi tiết và có độ phân giải cao về bề mặt Trái Đất.

Đúng vậy, EOS R5 có khả năng chụp được những bức ảnh không thuộc thế giới này—theo cả nghĩa đen lẫn nghĩa bóng!

 

1. Nó được chọn vì khả năng của nó ở độ phân giải cao

Vệ tinh CE-SAT-1E của Canon Electronic là vệ tinh quang học được thiết kế để chụp ảnh bề mặt Trái Đất từ không gian.

Họ cần một chiếc máy ảnh có độ phân giải cao có khả năng tạo ra hình ảnh và video chi tiết để lập bản đồ và phòng ngừa thảm họa, đồng thời giúp kiểm tra thiệt hại sau thiên tai. Cảm biến CMOS 45 megapixel và khả năng quay video 8K 30p của EOS R5 hoàn toàn phù hợp, mang lại sự cân bằng tốt nhất giữa hiệu suất và độ phân giải.

Video bên dưới hiển thị thêm một số hình ảnh và cảnh quay được quay bằng EOS R5 trên vệ tinh. Thật phi thường, đúng không?

Tốc độ xử lý JPEG cũng quan trọng

Hình ảnh được truyền từ vệ tinh quang học đến Trái Đất càng nhanh thì càng tốt. Kích thước của mỗi tập tin hình ảnh ảnh hưởng đến tốc độ truyền gửi.

Không giống như các máy ảnh thông thường trên hầu hết các vệ tinh quang học khác chỉ chụp và truyền gửi các tập tin định dạng RAW, vốn cần phải được xử lý từng tập tin một, EOS R5 có thể tạo ngay các tập tin JPEG và CRAW có kích thước tập tin nhỏ hơn so với tập tin RAW chưa nén.  Với bộ xử lý hình ảnh DIGIC X cực kỳ mạnh mẽ, điều này có thể thực hiện được ngay cả khi máy ảnh chụp liên tục ở tốc độ lên đến 20 fps. Điều này mang lại cho EOS R5 một lợi thế đáng kể với tư cách là một chiếc máy ảnh vệ tinh quang học.

 

2. Nó đủ chắc chắn để tồn tại qua một vụ phóng rocket

Vệ tinh CE-SAT-1E mang theo EOS R5 đã được phóng vào vũ trụ từ Trung Tâm Vũ Trụ Tanegashima của JAXA trên Tên Lửa Đẩy H3 thứ hai (H3TF2) vào ngày 17 tháng 2, 2024.

Nhưng trước khi dự án tiến xa đến mức này, các kỹ sư của Canon đã phải giải quyết một số vấn đề.

1. Liệu EOS R5 có chịu được điều kiện phóng thực tế không?

Vệ tinh và mọi thứ trên đó sẽ phải chịu lực gia tốc và rung động rất lớn trong quá trình phóng. Liệu EOS R5 có tồn tại được không?

Nói tóm lại, nó sẽ tồn tại―mà không cần bất kỳ sự điều chỉnh nào!

Trên thực tế, EOS R5 được thiết kế để chịu được những điều kiện khắc nghiệt hơn cả một vụ phóng rocket. Để chắc chắn hơn, các nhà phát triển của Canon đã xác nhận điều này thông qua các thử nghiệm mô phỏng điều kiện phóng thực tế. Không cần cải tiến đặc biệt nào—EOS R5 đã đủ bền!

2. Liệu nó có cháy trong môi trường chân không của vũ trụ không?

Không gian là một môi trường chân không, không có không khí để tản nhiệt. Các nhà phát triển của Canon đã điều chỉnh EOS R5 theo một số cách.

Trước tiên, họ thay thế những bộ phận có thể vỡ trong điều kiện chân không bằng những bộ phận thay thế.

Họ cũng đã điều chỉnh cấu trúc của EOS R5 sao cho nhiệt được dẫn đến thân máy EOS R5 rồi tỏa ra bên ngoài. Điều này bao gồm việc điều chỉnh bộ phận cảm biến và cố định nó tại chỗ—điều này là khả thi vì tính năng ổn định hình ảnh trong thân máy đòi hỏi bộ phận cảm biến phải có khả năng di chuyển tự do, tính năng này sẽ không được sử dụng trên vệ tinh.

Một tấm kim loại cũng được gắn ở mặt sau của EOS R5 để tản nhiệt tốt hơn.

3. Bức xạ vũ trụ

Các nhà phát triển đã thiết kế một tấm chắn bảo vệ dựa trên dữ liệu từ các thử nghiệm bức xạ lặp đi lặp lại trên EOS R5. Tấm chắn này chỉ dày vài mm và được gắn vào vệ tinh.

Sau hơn một năm, EOS R5 trong không gian vẫn hoạt động bình thường.

 

3. Ống kính: kính thiên văn phản xạ có khẩu độ đường kính 40cm

Vệ tinh nhỏ CE-SAT-IE quay quanh ở độ cao khoảng 670km—vượt xa phạm vi của ống kính máy ảnh thông thường dài nhất của bạn! Ống kính được sử dụng với EOS R5 trong không gian phải có thể:

- Chụp ảnh ở độ dài tiêu cự siêu tele
- Bao phủ cảm biến full-frame của EOS R5
- Phù hợp với vệ tinh nhỏ có kích thước 50 x 50 x 80cm, chỉ bằng kích thước một chiếc thùng.

Các kỹ sư tại Canon Electronics đã chọn sử dụng thiết kế Cassegrain để đáp ứng các mục tiêu này. Mặc dù có kích thước vật lý khá ngắn, nhưng nó có thể đạt được độ dài tiêu cự rất dài. Đủ dài để có thể quan sát máy bay trên đường băng từ độ cao 670km trong không gian!

Để đạt được hiệu suất quang học cao cần thiết nhằm hỗ trợ độ phân giải cao của EOS R5, kính thiên văn phản xạ mới có các tính năng hiệu chỉnh quang học. Công nghệ tiên tiến cũng được sử dụng để sản xuất ống kính, không chỉ để mài các thấu kính thủy tinh mà còn đánh bóng các bề mặt cong của gương, bao gồm gương chính quyết định hiệu suất của ống kính.

Rất khó thực hiện chức năng lấy nét tự động bằng kính thiên văn phản xạ…

Trên ống kính máy ảnh thông thường, ánh sáng đi qua khẩu độ ống kính và đến cảm biến.

Tuy nhiên, trong kính thiên văn phản xạ, ánh sáng bị phản xạ hai lần trước khi đến cảm biến.
Phản xạ lần thứ 1: Gương chính có hình bánh rán có một cái lỗ ở giữa.
Phản xạ lần thứ 2: Từ gương phụ đến cảm biến.

Hệ thống lấy nét tự động cần có ánh sáng để hoạt động. Cái lỗ ở giữa gương chính khiến cho việc lấy nét trở nên phức tạp vì không có ánh sáng nào đi qua nó.

Để mọi thứ trở nên khó khăn hơn nữa, ngay từ đầu đã không có nhiều ánh sáng để lấy nét: kính thiên văn phản xạ thường có giá trị khẩu độ cao (tối).

 

4. Công nghệ Dual Pixel CMOS AF II trên EOS R5 giúp vượt qua những thách thức này dễ dàng hơn

Công nghệ Dual Pixel CMOS AF sử dụng từng điểm ảnh trong tổng số 45 megapixel (45.000.000 điểm ảnh) trên cảm biến hình ảnh để thu thập thông tin cần thiết cho tính toán lấy nét tự động. (Tìm hiểu thêm về cách hoạt động của Dual Pixel CMOS AF).

Thông tin thị sai chính xác thu được từ cấu trúc điểm ảnh dày đặc hỗ trợ phát hiện pha (phát hiện và tính toán khoảng cách của vật thể so với máy ảnh). Trong cuộc sống bình thường, nó cho phép lấy nét tự động nhanh chóng và chính xác ngay cả trong những điều kiện khó khăn.

Trong không gian, với kính thiên văn phản xạ, mọi việc phức tạp hơn một chút. Nhưng việc có thể sử dụng một công nghệ lấy nét tự động nào đó vẫn có ích. Các kỹ sư thuộc phòng phát triển máy ảnh của Canon đã xác định rằng về mặt kỹ thuật, việc áp dụng Dual Pixel CMOS AF cho kính thiên văn phản xạ là khả thi.

 

5. Việc lấy nét vẫn phải được điều khiển từ mặt đất, nhưng ít nhất vẫn có thông tin DPAF!

Trong khi EOS R5 trong không gian có bộ dẫn động có thể hoạt động và lấy nét chính xác ngay cả trong môi trường chân không của không gian, cơ chế lấy nét trên kính thiên văn phản xạ vẫn chưa được tự động hóa, do đó cần phải gửi hướng dẫn từ mặt đất.

Trở lại vệ tinh đầu tiên của Canon, được phóng vào năm 2017 và được trang bị EOS 5D Mark III, những hướng dẫn này là dựa trên hình ảnh tham chiếu được chụp trong không gian và gửi xuống mặt đất.

Tuy nhiên, với sự hỗ trợ của công nghệ Dual Pixel CMOS AF II, EOS R5 trên vệ tinh có thể phát hiện và tính toán khoảng cách lấy nét chính xác và mức dịch chuyển tiêu cự cần thiết, cung cấp dữ liệu vị trí tiêu cự có giá trị để bổ sung cho hình ảnh tham chiếu. Nó chắc chắn đã hợp lý hóa quy trình làm việc của họ!

Các kỹ sư của Canon đặt mục tiêu là cho phép thực hiện lấy nét tự động hoàn toàn bên trong vệ tinh trong tương lai.

 

6. Hệ quả cho tương lai

Việc triển khai thành công EOS R5 trong không gian đã cho thấy những khả năng tiềm ẩn khi công nghệ tiêu dùng được áp dụng cho ngành hàng không vũ trụ. Có thể sử dụng công nghệ thương mại cho vệ tinh cũng có nghĩa là công nghệ tiên tiến có thể thích nghi nhanh chóng, cho phép vệ tinh tận dụng các tính năng EOS mới nhất.

Sự hợp tác giữa Canon Electronics và bộ phận hình ảnh của Canon, được tạo điều kiện bởi văn hóa hợp tác xuyên bộ phận và nguồn nhân tài đa dạng của Canon, đã giúp đạt được thành tựu này. Canon sẽ tiếp tục phát huy những thế mạnh của mình và cải tiến công nghệ.

Nhấp vào đây để đọc toàn bộ bài phỏng vấn (PDF) (Phiên bản tiếng Anh)

Để biết thêm những câu chuyện hậu trường về phát triển sản phẩm, hãy xem:
5 Yếu Tố Chính của Quá Trình Phát Triển Ống Kính RF10-20mm f/4L IS STM
7 Câu Chuyện Chưa Kể Về RF100-300mm f/2.8L IS USM
Cuộc phỏng vấn với các nhà phát triển: Giới thiệu máy ảnh không gương toàn khung đầu tiên của Canon - EOS R