激光指向系统可以帮助微小卫星向地球传输数据

麻省理工学院开发的一个新的激光指向平台可能有助于将微型卫星发vwin手机版射到高速数据游戏中。

自1998以来,差不多2个,数千颗鞋盒大小的卫星被称为立方体卫星,已经发射到太空中。由于它们体型娇小,而且可以用现成的零件制成,与耗资数亿美元的传统巨兽相比,立方体卫星的建造和发射成本要低得多。

立方体卫星已经成为卫星技术的游戏改变者,因为它们可以成群结队地被送到地球上,以较低的成本监测大面积的地表。但是随着小型化仪器的日益强大,立方体卫星能够拍摄到非常详细的图像,微型宇宙飞船努力有效地将大量数据传送到地球上,由于功率和尺寸限制。

新的立方体卫星激光指向平台,哪个是日记中详细说明光学工程,请使cubesats能够以比当前可能的更高的速率使用更少的板载资源下行数据。而不是每次立方体卫星经过地面站时只发送几张图像,卫星应该能够在每次飞越时下载数千张高分辨率图像。

他说:“这是一个很好的选择。”为了从地球观测中获得有价值的见解,高光谱图像,它在多个波长上拍摄图像,并产生兆字节的数据,这对小熊队来说真的很难下来,可以使用,他说:“这是一个很好的选择。”Kerri Cahoy说,麻省理工学院航空航天副教授。他说:“这是一个很好的选择。”但是有了一个高速激光通信系统,你就可以快速地发送这些详细的图像。我认为这种能力将使整个立方体卫星的方法,在轨道上使用大量卫星,以便获得全球和实时的覆盖,更多的是现实。”他说:“这是一个很好的选择。”

卡霍伊,他是麻省理工学院罗克韦尔国际职业发展副教授,vwin手机版是这篇论文的合著者,和研究生Ondrej Cierny一起,谁是主要作者。

无线电以外

卫星通常通过无线电波下行数据,对于更高速率的链路,将发送到大型地面天线。太空中的每一颗主要卫星都在高频无线电波段内进行通信,使它们能够快速传输大量数据。但是更大的卫星可以容纳更大的天线盘或阵列,以支持高速下行。立方体太小了,而且,对支持高速链路的频带的访问也很有限。

他说:“这是一个很好的选择。”小型卫星不能使用这些波段,因为它需要清除许多监管障碍,而分配通常是给像大型地球静止卫星这样的大公司,他说:“这是一个很好的选择。”卡霍伊说。

另外,高速数据下行链路所需的发射器可以使用比微型卫星所能容纳的更多的功率,同时仍然支持有效载荷。出于这些原因,研究人员将激光作为立方体卫星的另一种通讯方式,由于它们的尺寸明显更紧凑,而且更节能,将更多的数据打包到它们的聚焦光束中。

但激光通信也面临着一个重大挑战:因为激光束比无线电波束窄得多,将光束指向地面上的接收器需要更高的精度。

他说:“这是一个很好的选择。”想象一下站在一条长长的走廊尽头,指着一根粗横梁,就像手电筒一样,在另一端的靶心上,他说:“这是一个很好的选择。”卡霍伊说。他说:“这是一个很好的选择。”我可以稍微摆动一下手臂,光束仍然会击中靶心。但是如果我用激光笔代替,如果我稍微移动一点,光束就很容易从靶心上移开。我们面临的挑战是,即使卫星在晃动,也要保持激光对准靶心。”他说:“这是一个很好的选择。”

颜色,转向

美国宇航局的光通信和传感器演示使用了一个立方体卫星激光通信系统,该系统基本上可以倾斜和倾斜整个卫星,使其激光束与地面站对准。但是这个转向系统需要时间和资源,为了实现更高的数据速率,需要一种更强大的激光器——它可以利用卫星的大部分能量并在船上产生大量的热量。

Cahoy和她的团队希望开发出一种精确的激光指向系统,将下vwin手机版行所需的能量和时间降到最低,并能使用低功率,更窄的激光器仍然可以获得更高的数据传输率。

该小组开发了一个激vwin手机版光指向平台,比魔方稍大一点,包括一个小的,现成的,可操纵MEMS镜子。镜子,比电脑键盘上的一个键小,面对一个小激光器,并且有一定的角度,这样激光器就可以从反射镜上反射出来,进入太空,朝着地面接收器。

他说:“这是一个很好的选择。”即使整个卫星有点错位,你仍然可以用这面镜子来纠正这个问题,他说:“这是一个很好的选择。”Cierny说。他说:“这是一个很好的选择。”但是这些MEMS镜子不会给你反馈它们指向的地方。假设镜子在你的系统中没有对准,在发射过程中发生一些振动后会发生这种情况。我们怎么能纠正这个问题?知道我们要指的地方吗?他说:“这是一个很好的选择。”他说:“这是一个很好的选择。”

作为解决方案,Cierny开vwin手机版发了一种校准技术,该技术根据激光与地面站目标的偏差程度来确定,并自动校正反射镜的角度,使激光精确地指向接收镜。

这项技术结合了一种额外的激光颜色,或波长,进入光学系统。所以,不是只通过数据束,另一个不同颜色的校准光束随它一起发送。两束光从镜子上反射回来,校准光束通过二向色分束器,他说:“这是一个很好的选择。”一种将特定波长的光分散的光学元件——在这种情况下,附加颜色-远离远光灯。当剩余的激光向地面发射时,转移的光束被引导回车载摄像机。该摄像机还可以接收上行链路激光束,或灯塔,直接从地面站出发;这用于使卫星指向正确的地面目标。

如果信标光束和校准光束恰好落在车载摄像机探测器上的同一点上,系统对齐,研究人员还可以确定激光器的位置是否合适,以便下传到地面站。如果,然而,光束落在摄像机探测器的不同部分,由Cierny开发的一种算vwin手机版法将机载MEMS反射镜指向倾斜或倾斜,以便校准激光束点与地面站的信标点重新对准。

他说:“这是一个很好的选择。”就像两个点的猫和老鼠进入相机,你想把镜子倾斜,让一个点在另一个点上,他说:“这是一个很好的选择。”卡霍伊说。

激光指向系统可以帮助微小卫星向地球传输数据

为了测试技术的准确性,研究人员设计了一个实验台,包括激光指向平台和一个类似信标的激光信号。该装置被设计成模拟一个场景,其中一颗卫星在地面站上方400公里的高度飞行,并在10分钟的天桥上传输数据。

他们将所需的最小指向精度设置为0.65毫弧度,这是一种对应于其设计可接受的角度误差的测量。在他们的实验中,他们改变了信标激光器的入射角,观察了反射镜如何倾斜和倾斜以匹配信标。最后,校准技术达到了0.05毫弧度的精度——远比任务要求的精度高。

Cahoy说,结果意味着这项技术可以很容易地进行调整,使其能够精确地对准比最初计划更窄的激光束。从而使立方体卫星能够传输大量数据,比如植物的图片和视频,野火,海洋浮游植物,还有大气,高数据速率。

他说:“这是一个很好的选择。”这表明,你可以安装一个低功率系统,使这些窄光束在这个微小的平台上,这个平台比以前任何建造来做这种事情的平台都小10到100倍,他说:“这是一个很好的选择。”卡霍伊说。他说:“这是一个很好的选择。”唯一比实验室结果更令人兴奋的事情就是从轨道上看到这一点。这真的激励着建立这些系统并将它们带到那里。”他说:“这是一个很好的选择。”

在与佛罗里达大学和美国宇航局艾姆斯研究中心合作的新Cubesat Lasercom红外交联(click)任务中,得到了美国宇航局空间技术任务理事会的支持,团队希望能做到这一点。

这项研究得到了支持,在某种程度上,由麻省理工学院德什潘德技术创新中心和美国宇航局提供。

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