Laserkommunikation gilt aufgrund potenziell viel höherer Datenraten als sehr vielversprechend für interplanetare Sonden.
Ich habe festgestellt, dass die Laserkommunikation über große Entfernungen (über 3 au ~ 450 Millionen Kilometer) vor großen Problemen steht. Hier https://www.lpi.usra.edu/icegiants/mission_study/Full-Report.pdf - Kapitel 5.2.Improved Data Return with Optical Communications (Seite 156). Zitieren:
Das Hauptproblem beim Betrieb über 3AU hinaus ist die Schwierigkeit, den sehr schmalen Laserstrahl, der optische Downlink-Daten trägt, zur Verfolgungsstation auf der Erde zu lenken. Für Entfernungen bis zu 3AE hängt dies von einem Bakensignal ab, das mit einem starken Laser von der Erde hochgestrahlt wird . Allerdings wird für jede Verdopplung der Entfernung zum Raumfahrzeug die vierfache Beacon-Leistung benötigt. Dies stellt eine Umweltgefährdung dar, und irgendwann verzerrt die in der Atmosphäre absorbierte Energie die Wellenform, sodass sie nicht einmal mehr praktikabel ist. Alternative Methoden umfassen das Verfolgen der Erde im Infrarot oder das Referenzieren naher Sterne mit Sternentrackern. Forschung zu diesen alternativen Ansätzen ist sehr wünschenswert.
Fett ist meins.
Frage:
Kann die Zielgenauigkeit eines Raumfahrzeugs ohne einen Beacon-Laser von der Erde nicht erreicht werden?
Ich denke, Position und Geschwindigkeit eines Raumfahrzeugs können aus der Funkkommunikation genau genug bekannt sein. So kann auch die Richtung zur optischen Empfangsstation auf der Erde (zum Zeitpunkt des Eintreffens des Lasersignals) genau berechnet werden. Liege ich hier richtig oder nicht?
Oder ein Problem mit der technischen Genauigkeit, um unser Raumschiff auszurichten? Welche Zeigegenauigkeit ist erreichbar? Für das Hubble-Weltraumteleskop habe ich (< 2 - 5 mas) http://www.stsci.edu/hst/HST_overview/documents/multidrizzle/ch42.html gefunden. Ich nehme an, es ist viel weniger als die Laserstrahlbreite.
Kann Strahlbreite für bereits geflogene oder geplante Missionen nicht finden. Die LADEE-Mondsonde hatte eine experimentelle LCDC-Laserkommunikationsladung. https://en.wikipedia.org/wiki/LADEE#Lunar_Laser_Communication_Demonstration
Die Psyche-Mission wird eine Fracht von Deep Space Optical Communications (DSOC) befördern. https://www.nasa.gov/psyche https://www.lpi.usra.edu/opag/july2014/posters/9-DSOC_OPAG_Poster.pdf
Es wird Beacon-Laser von der Erde verwenden, aber die Kommunikationsentfernungen betragen weniger als 3 AE
Beginnen Sie mit den Zahlen: Diese Antwort auf eine andere Frage spricht von einem kleinen NEO-Lasersystem mit ungefähr Abweichungen. Aus 450 Mkm ist das etwa ein 1300 km großer Fleck auf der Erde von nur einem 125-mm-Sendeteleskop. Ein 1-m-Punkt würde das auf einen 150-km-Punkt bringen: Sie können nicht einfach auf die Erde als Ganzes zeigen und OK sein.
Wie also besser machen? Am einfachsten ist es, einen hellen Punkt auf das Ziel zu bekommen, um es zu erfassen. (Siehe diese vorherige Antwort für eine Methode, dies zu verwenden, obwohl diese Situation aufgrund der Laufzeit etwas komplizierter ist.) Warum also nicht einen Laser zurück zum Raumschiff schicken, um diesen Punkt zu machen?
Das liegt daran, dass ein kleines Weltraumteleskop einen engen Strahl durch Vakuum senden kann, aber ein bodengestütztes Teleskop muss seinen Strahl zuerst durch die Luft senden. Luft ist räumlich und zeitlich kompliziert. Das lässt Sterne funkeln, obwohl der Strahl nur ein paar Kilometer entfernt ist, um Sie zu erreichen, nachdem er durch die Luft geflogen ist: Nach ein paar hundert Millionen Kilometern Reise hat es wirklich keinen Sinn, zu versuchen, einen winzigen Strahl auf ein Ziel zu senden. Sie müssen einen breiten Strahl senden. Und um das zu tun, während es immer noch nützlich ist, brauchen Sie viel mehr Leistung.
Sie können ein optisches System für den Satelliten bauen, um die Erde selbst zu verfolgen, aber das erfordert weitere Forschung, dh es wird schwierig sein. Sie versuchen, etwas mit wirklich hellen und dunklen Teilen präzise abzubilden. Sie können ein großes Teleskop verwenden, aber das erfordert, dass Sie ein anderes großes Teleskop haben oder das, das Sie bereits haben, teilen. Nichts, was für unmöglich gehalten wird, nur eine Menge Details zum Schwitzen und harte Arbeit.
Benutzer20636