Espectrómetros de imágenes: solución ligera para aplicaciones espaciales

Investigadores de la NASA han desarrollado un nuevo espectrómetro de imágenes liviano y de bajo costo para aplicaciones espaciales que ofrece espectroscopía de alta resolución en una forma compacta.

La espectroscopia de imágenes captura datos espectrales para cada píxel en una escena. Las imágenes basadas en el espacio se enfocan en sólidos o líquidos con alta resolución espacial y baja resolución espectral. Sin embargo, para la información atmosférica, se requieren espectrómetros más pequeños, siendo prioritarias las resoluciones espectrales altas y espaciales bajas.

Investigadores de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) han desarrollado un diseño de espectrómetro de imágenes espacial compacto y liviano que ofrece una alta resolución espectral. Estos espectrómetros de imágenes de alta dispersión tienen un enorme potencial para su uso en naves espaciales o satélites, lo que permite el estudio de la atmósfera terrestre y las atmósferas de otros cuerpos celestes. El espectrómetro compacto ofrece capacidades de medición idénticas a las de los diseños tradicionales, pero con una notable reducción en tamaño, masa y costo. Debido a que es más pequeño, liviano y asequible, abre nuevas posibilidades para aplicaciones y mercados que antes eran inaccesibles.

En su último estudio, los investigadores presentaron nuevos diseños de espectrómetros de imágenes de infrarrojo cercano (NIR) e infrarrojo de longitud de onda larga (LWIR) para satisfacer la demanda existente en este campo. Estos diseños de espectrómetros incorporan elementos ventajosos de varios diseños actuales. Por ejemplo, utilizan una técnica de rejilla sumergida que reduce significativamente el tamaño de la rejilla explotando el índice de refracción. Además, los diseños utilizan una configuración óptica de Littrow, lo que garantiza que se utilice la misma configuración óptica antes y después de la rejilla. Además, una rejilla colocada sobre una superficie esférica simplifica la corrección de un conocido error óptico llamado curvatura del campo de Petzval. Utilizando estos enfoques innovadores, los espectrómetros descomponen de manera efectiva la luz blanca en su espectro de color.

Los investigadores lograron desarrollar un diseño de espectrómetro de imágenes para aplicaciones de infrarrojo cercano (NIR), que cubre un rango espectral de 2302 nm a 2370 nm. Este diseño incluye 2.048 píxeles espectrales y 512 espaciales y funciona con una apertura de f/1,9.

Usando diferentes materiales, los investigadores han desarrollado una versión diferente para imágenes infrarrojas de longitud de onda larga (LWIR). Este diseño LWIR cubre un rango espectral de 8 μm a 12 μm con 1536 píxeles espectrales y 256 píxeles espaciales en una apertura de f/1.7.