Optisk kommunikation i deep space - Steen Eiler Jørgensen

silicium.dk

Optisk kommunikation i deep space - Steen Eiler Jørgensen

Kapitel 9

Acquisition og tracking

9.1 Attitude determination and control

Et optisk kommunikationssystem bestående af en laser og et teleskop til transmission

af laserlyset har en langt højere grad af rumlig koncentration af den

udstrålede energi end et klassisk radiosystem med tilhørende parabolantenne.

Derfor stiller brugen af optisk kommunikation tilsvarende højere krav til dels

attitude determination, dvs. bestemmelse af rumsondens “attitude” (stilling i

rummet), dels attitude control, dvs. styring af rumsondens stilling i rummet.

Attitude determination på Bering bliver foretaget af de seks stjernekameraer

(ASC – “Advanced Stellar Compass”). [5] Disse har en nøjagtighed på under 1

as. 1 Disse tager billeder af stjernehimlen, og sammenligner dem med data om

stjernernes positioner lagret i en database i computeren ombord.

Attitude control på Bering foregår vha. 12 små thrustere med kold gas. [5]

Ved design af optiske kommunikationslink er det principielt muligt at koncentrere

den udstrålede energi i en sådan grad, at det bliver umuligt at fastholde

et kommunikationslink. Som vi så på fig. 5.1, er der en reel risiko for, ved meget

høje frekvenser og meget store teleskoper, at designe et beam så snævert, at

kravene til retningsstabiliteten overstiger rumfartøjets evner.

Eksempel

Vi betragter en frekvensdoblet Nd:YAG-laser (532 nm) med en udgangsbeamwaistradius

på 1 mm. Strålen har da en divergensvinkel på (formel 8.2, s. 68)

θ0 = λ

πW0

= 532 nm

= 169 µrad = 35 as.

π · 1 mm

Ekspanderes strålen nu i en beam expander bestående af to linser, f1 = 1 cm

og f2 = 1 m, bliver divergensvinklen herefter (formel 8.5, s. 71)

θ0,2 = f1

f2

θ0,1 =

1 cm

1 m

· 169 µrad = 1,69 µrad = 0,35 as.

Da ASC ikke er i stand til at foretage attitude determination med en nøjagtighed

meget større end 1 as, vil så lav en divergensvinkel muligvis være problematisk.

1 server4.oersted.dtu.dk/research/ASC/cameraperf.html

73

More magazines by this user
Similar magazines