Automatic image acquisition and processing for satellite and debris optical observation

The Space Age began on October 4, 1957, when Sputnik 1, the world’s first artificial satellite was launched. Since then, about 8900 satellites have been placed in orbit around the Earth. Space operations have become an integral component in the world’s economy, scientific activities and security systems. During these operations, orbital debris - fragments of artificial material moving in space - are unavoidably created. With a velocity of about 8 km/s in LEO orbit, they pose an hazard to future operations. The monitoring of satellites is important in order to avoid possible collisions which would produce more and more debris, to predict where and when a space object will re-enter the atmosphere, to create a catalog of artificial objects and to identify the orbital trajectory of space debris. Different agencies developed a network made of radar and optical telescopes, in order to collect in catalogs the orbital parameters of these objects, used to predict possible collisions. Sensors capable of observing objects periodically are needed, in order to determine any changes in their orbital elements. The aim of this work is develop the code capable of automatically acquire images by means of an optical sensor, in order to monitor satellites and debris, together with the process of elaboration of images needed to obtain the world coordinates of the observed body.

L’Era Spaziale inizia il 4 Ottobre 1957, quando Sputnik 1, il primo satellite artificiale del mondo, fu lanciato. Da allora, circa 8900 satelliti sono stati posti in orbita attorno alla Terra. Le operazioni spaziali sono diventate una componente integrante dell’economia mondiale, delle attività scientifiche e di sistemi di sicurezza. Durante queste operazioni, i detriti spaziali - frammenti di materiale artificiale che si muovono nello spazio - sono inevitabilmente creati. Con una velocità di circa 8 km/s in orbita LEO, pongono un rischio per operazioni future. Il monitoraggio dei satelliti è importante per evitare possibili collisioni che produrrebbero ancora più detriti, per predire dove e quando un oggetto spaziale rientrerà in atmosfera, per creare un catalogo di oggetti artificiali e per identificare la traiettoria di detriti spaziali. Diverse agenzie hanno sviluppato un network composto da radar e telescopi ottici, in modo da raccogliere cataloghi di parametri orbitali di tali oggetti, usati per predire possibili collisioni. Sono necessari sensori capaci di osservare periodicamente gli oggetti, così da determinare qualsiasi cambiamento nei loro parametri orbitali. Lo scopo di questo lavoro è di sviluppare il codice capace di acquisire automaticamente immagini attraverso un sensore ottico, così da monitorare satelliti e detriti, insieme a un processo di elaborazione di immagini necessario per ottenere le world coordinates dell’oggetto osservato.