Eigenschaften der optischen Verbindung zwischen Satelliten

Ich tauche gerade in dieses Thema ein und wie ich aus der kurzen Suche verstehe, gibt es zwei Haupttypen von Verbindungen zwischen Satelliten: Funk und optisch. Wie ich sehen kann, besteht einer der Hauptunterschiede der optischen Verbindung darin, dass wir die Richtung konfigurieren müssen (im Gegensatz zum Funk, wo wir das Signal breit aussenden). Die erste Intersatelliten-Funkverbindung wurde 1975 eingerichtet, die erste Intersatelliten-Laserverbindung – im Jahr 2001. Was ich noch nicht verstehe, ist, ob eine optische Intersatellitenverbindung und eine Laser-Intersatellitenverbindung dasselbe sind ?

Wenn es wirklich dasselbe ist, dann sind meine Fragen:

  • Was sind die grundlegenden Merkmale eines solchen Kommunikationskanals? Bitrate? Winkel (die es ermöglichen, eine Verbindung herzustellen)? Distanz?
  • Ist die Atmosphäre ein Hindernis für die optische Kommunikation, für die Satelliten-Erde-Verbindung oder für zwei weit entfernte Satelliten, sodass der Strahl durch die Atmosphäre gehen muss?
Ich hinterlasse einen kurzen Kommentar. Wenn Sie einen 10-Watt-Funksender und einen modulierbaren 10-Watt-Laser hätten, brauchen Sie den optischen Strahl nicht schmaler als den Funkstrahl zu machen. Sie könnten beide sagen, 3° breit machen, und – grob gesagt – eine 20-Meter-Schüsselantenne und ein 20-Meter-Optikteleskop könnten die Signale gleich gut aufnehmen. Aber Sie können den übertragenen Strahl viel viel schmaler machen, wenn Sie möchten, und das würde es Ihnen ermöglichen, einen Laser mit geringerer Leistung und einen Empfänger mit kleinerem Durchmesser zu verwenden, und vielleicht möchten Sie den Empfänger außerhalb der Erdatmosphäre.

Antworten (2)

Ja, die diskutierte optische Verbindung ist ein Laser – hier ist ein Artikel (hinter einer Paywall, aber die Zusammenfassung erwähnt, dass es sich bei der Technologie um Lasertechnologie handelt), der genau die Satellitenverbindung bespricht, von der Sie sprechen: http://ieeexplore.ieee .org/document/5475229/

Laser müssen kein optisches Licht sein. Sie können alles von Infrarot bis zu Röntgenstrahlen sein, obwohl Röntgenlaser eine sehr große Energiequelle benötigen. Aber diese spezielle Verbindung ist ein optischer Lichtlaser.

Laserlicht bleibt von der Übertragung bis zum Empfang nicht vollkommen kohärent, aber es bleibt so kohärent, dass das, was als kleiner Strahl bei der Übertragung (in einer erdnahen Umlaufbahn) beginnt, sich beim Empfang (in einer geosynchronen Umlaufbahn) nur auf wenige Meter Breite ausdehnt. . Ein normales Licht würde in alle Richtungen strahlen, den Strahl viel zu schnell zerstreuen und müsste viel stärker sein als ein Lasersender.

In Bezug auf Ihren letzten Absatz gilt die Beugungsgrenze immer noch für Laser. Damit ein von LEO gesendeter Strahl bei GEO nur "einige" Meter breit ist, müsste der Sender eine Öffnung mit mehreren Metern Durchmesser haben, was wahrscheinlich unpraktisch ist (ganz zu schweigen von der Schwierigkeit, etwas so eng kollimiertes zu richten). Wenn Sie jedoch zulassen, dass sich der Strahl bei GEO auf einen Kilometer oder mehr ausbreitet, kann der Sender ziemlich klein sein, und Sie haben am Ende immer noch ein viel besseres Verbindungsbudget als Funk.
"eine sehr große Energiequelle" ja, das ist eine gute Art, es auszudrücken. Ähnlich wie die Energiequellen, die in Project Orion verwendet werden.

Für das EDRS-System der ESA sind einige spärliche Daten verfügbar: EDRS Und ein bisschen von Airbus EDRS

Zumindest einige grundlegende Datenraten und Entfernungen.