التوجيه بالليزر ونظام مساعدة صغيرة الأقمار الصناعية لنقل البيانات إلى الأرض

تاريخ:

2018-12-19 21:20:39

الآراء:

739

تصنيف:

1مثل 0كره

حصة:

التوجيه بالليزر ونظام مساعدة صغيرة الأقمار الصناعية لنقل البيانات إلى الأرض Source:

منصة جديدة توجيه الليزر تطويره من قبل معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن تساعد الأقمار الصناعية الصغيرة للعب نقل البيانات بسرعة عالية. في عام 1998 تم إطلاق ما يقرب من 2000 الأقمار الصناعية حجم صندوق المعروف . بسبب شكل مصغر و حقيقة أنها يمكن تجميعها من أجزاء الانتهاء ، هذه هي أرخص بكثير لبناء وتشغيل من وحوش التقليدية التي تكلف مئات الملايين من الدولارات.

هذه تغيرت مبادئ إنشاء الأقمار الصناعية, لأنك يمكن أن تعمل لهم في حزم رخيصة رصد مساحات كبيرة من سطح الأرض. ولكن منذ المصمم مجهزة المزيد والمزيد من الأدوات المتقدمة صغيرة المركبة الفضائية لم يكن لديك الوقت بكفاءة نقل كميات كبيرة من البيانات إلى الأرض بسبب القيود في القوة و الحجم.

المصمم: صغيرة رسول الأرض

جديدة موجهة بالليزر منصة المصمم هو موضح بالتفصيل في مجلة الهندسة الضوئية, "cubitum" تمرير البيانات إلى أسفل ، باستخدام عدد أقل على متن الموارد في سرعات أعلى بكثير مما كان ممكنا في الوقت الحاضر. بدلا من الاضطرار إلى إرسال العديد من الصور في كل مرة "cubsat" يمر عبر المحطة الأرضية للأقمار سيكون لديك الفرصة لنقل الآلاف من الصور عالية الدقة من كل فترة.

"للحصول على معلومات قيمة من رصد الأرض ، يمكننا استخدام الصورة الطيفية التي تأخذ صور متعددة الأطوال الموجية من الضوء وتوليد تيرابايت من البيانات ، "cubitum" من الصعب جدا أن تمر" يقول كيري Kakha ، أستاذ مشارك للملاحة الجوية والفضائية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. "ولكن مع نظام عالي السرعة lasercom سوف تكون قادرا على إرسال هذه الصور المفصلة سريع بما فيه الكفاية. وأعتقد أن هذه القدرة سوف تجعل كل نهج المصمم باستخدام العديد من الأقمار الصناعية في المدار ، أكثر واقعية ، حتى نتمكن من الحصول على الصعيد العالمي وعلى التغطية الفورية."

خارج التوزيع

الأقمار الصناعية عادة نقل البيانات إلى الأرض باستخدام موجات الراديو ؛ أعلى سرعات خطوط المرتبطة أرضية كبيرة الهوائيات. كل الأقمار الصناعية في الفضاء الخارجي يتصل في الراديو عالية التردد الذي يسمح بسرعة نقل كميات كبيرة من البيانات. ولكن كبيرة الأقمار الصناعية يمكن أن تتكيف مع كبيرة radiotracer والمصفوفات التي تدعم سرعة نقل عالية. "أنها أطلقت" صغيرة جدا و محدود نطاقات التردد التي تدعم اتصالات عالية السرعة.

"الأقمار الصناعية الصغيرة لا يمكن استخدام هذه العصابات ، لأنني بحاجة إلى حل الكثير من القضايا التنظيمية القرار ، وهذا ينطوي عادة اللاعبين الكبار مثل كبيرة الأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة للأرض" يقول Kakha.

وعلاوة على ذلك ، فإن الإرسال اللازمة سرعة عالية في نقل البيانات ، يمكن استخدام الطاقة أكثر مما تستطيع أن إطلاق الأقمار الصناعية الصغيرة التي تدعم عمل الحشوة. لهذا السبب, المهندسين تحولت إلى أشعة الليزر كبديل شكل من أشكال الاتصال "مكعب الامتحانات" ، لأن أشعة الليزر هي أكثر إحكاما وأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة – أنهم ضغط المزيد من البيانات بعناية مركزة الحزم.

ومع ذلك ، الليزر الاتصالات ، وهناك أيضا مشاكل: منذ الحزم هي أضيق بكثير من أشعة موجات الراديو المطلوبة أكثر دقة توجيه الحزم إلى استقبال على الأرض.

"تخيل نفسك واقفا في نهاية ممر طويل ووضع سميكة شعاع مثل مصباح يدوي إلى الهدف مع بولس في الطرف الآخر" ، ويقول Kakha. "لا أستطيع تحريك يدي و شعاع لا يزال ضرب الوريد. ولكن إذا كنت تأخذ مؤشر الليزر, شعاع يمكن أن تأتي بسهولة مع بولس إذا كنت تتحرك. التحدي هو كيفية الحفاظ على الليزر في بولس حتى إذا كان القمر سوف صخرة".

مظاهرة من الاتصالات البصرية وأجهزة الاستشعار ناسا يستخدم الليزر نظام الاتصالات عن المصمم الذي بطبيعته يميل ويدفع الصناعي بأكمله إلى محاذاة شعاع الليزر مع محطة أرضية. ولكن هذا نظام التوجيه يتطلب الوقت و الموارد و تحقيق أعلى سرعة نقل البيانات, أكثر قوة الليزر التي يمكن إذا لزم الأمر استخدام جزء كبير من قنوات طاقة توليد كمية كبيرة من الحرارة على متن الطائرة.

Kakha و قرر فريق تطوير دقة توجيه الليزر التي تقلل كمية من الطاقة و الوقت اللازم لنقل البيانات إلى الأرض ، و يسمح استخدام أقل قوة الليزر ضيق ، ولكن لتحقيق أعلى معدلات انتقال العدوى.

وقد وضعت الفريق منصة موجهة بالليزر ، أكبر قليلا من "مكعب روبيك" ، والذي يتضمن صغيرة جاهزة مدفوعة MEMS المرآة. مرآة حجم الذي هو أقل من مفتاح على لوحة المفاتيح الذي يحول الليزر الصغيرة التي تقع في زاوية بحيث أن الليزر يمكن أن ترتد قبالة المرايا في الفضاء و أن يذهب إلى أسفل إلى الأرض المتلقي.

"حتى لو كان القمر كله هو تحول قليلا ، فإنه يمكن تصحيحها مع مساعدة من هذه المرآة" ، يقول أحد أعضاء الفريق. "ولكن MEMS المرايا لا تعطيك ردود الفعل على المكان المشار إليه. على سبيل المثال, المرآة يقابلها في النظام الخاص بك, هذا يمكن أن يحدث بسبب بعض الاهتزازات أثناء إطلاق. كيف يمكننا إصلاح هذا, كيفية معرفة بالضبط أين نحن تحديد؟".

كحل, طور العلماء طريقة المعايرة ، الذي يحدد مدى الليزر هو تعويض نسبة إلى الغرض من المحطة الأرضية ، تلقائيا بتصحيح زاوية المرايا بدقة توجيه الليزر إلى المتلقي له.

هذه الطريقة تمكن إضافية الليزر أو اللون أو الطول الموجي في نظام بصري. وهكذا بدلا من تمرير حزمة البيانات المرسلة و الثانية المعايرة شعاع من لون مختلف. كل شعاع ترتد قبالة المرآة و المعايرة يمر الضوء من خلال "مزدوج اللون شعاع الخائن", عنصر بصري أن ينحرف معين من الطول الموجي للضوء — في هذه الحالة ، اللون المكمل هو من الشعاع الرئيسي. عندما بقية أشعة الليزر يذهب إلى محطة أرضية المعينة يتم توجيه شعاع العودة على متن الكاميرا. هذه الكاميرا أيضا أن تأخذ التصاعدي من شعاع الليزر ، أو منارة مباشرة من المحطات الأرضية ؛ تساعد الأقمار الصناعية إلى لحن الصحيح الأرض الهدف.

إذا المنارة شعاع المعايرة شعاع تقع بالضبط في نفس المكان على كشف جانب من الكاميرا ، النظام هو الانحياز ، والباحثين يمكن أن تكون على يقين من أن الليزر هو وضع صحيح من أجل التواصل مع المحطة الأرضية. ومع ذلك ، إذا أشعة تقع في جزء مختلف من كاشف الكاميرا ، خوارزمية خاصة يوجه المتكاملة MEMS مرآة بحيث يميل و المعايرة شعاع الليزر تتماشى مع وجهة منارة المحطة الأرضية.

"انها مثل القط والفأر نقطتين القادمة إلى الكاميرا ، تحتاج إلى إمالة المرآة بحيث نقطة واحدة ظهرت أكثر من غيرها."

للتحقق من دقة الأسلوب ، طور علماء مختبر الوقوف مع الليزر لافتا منصة إشارة ليزر حسب نوع منارة. تم التثبيت لمحاكاة سيناريو قنوات يطير على ارتفاع 400 كيلومتر فوق الأرض محطة ينقل البيانات على بعد 10 دقائق سيرا على الدورة.

وقد قرر العلماء الحد الأدنى المطلوب لافتا دقة في milliradian 0.65 — قياس الزاوية الخطأ مقبول في تصميمها. في نهاية المعايرة الأسلوب يسمح لنا للحصول على دقة 0.05 milliradians التي هي أكثر دقة بكثير مما هو مطلوب من قبل البعثة.

"هذا يدل على أن مثل هذا صغير منصة يمكنك تثبيت النظام مع انخفاض استهلاك الطاقة و الحزم الضيقة ، وسيكون من 10-100 مرات أصغر من أي شيء من أي وقت مضى تم تجميعها مثل هذا من قبل" يقول Kakha. "الشيء الوحيد الذي من شأنه أن يكون أكثر إثارة للاهتمام نتائج المختبر — أن نرى ذلك يحدث من المدار. هذا ما يحفز إنشاء مثل هذه النظم و الإخراج لهم هناك."

موافق, انها باردة ؟ قل لنا في <قوية>

المزيد

الأمريكان على سطح القمر: ما يجب على الجميع معرفته ؟

الأمريكان على سطح القمر: ما يجب على الجميع معرفته ؟

القادمة الملاحة الفضائية اليوم هو يوم عطلة المفضلة. ومن علامات انتصار العقل البشري: في أربعة آلاف سنة الانسان العاقل ذهب من الصيادين إلى مستكشفي الفضاء. 12 نيسان / أبريل 1961 رائد الفضاء السوفياتي يوري غاغارين أصبح أول رجل في الفضاء. ولكن فقط بعد ثما...

لماذا بعض المجرات الحلزونية الشكل ؟

لماذا بعض المجرات الحلزونية الشكل ؟

هل تعرف ما فاجأني أكثر ؟ حقيقة أننا إدراك العالم المحيط كما هو. الحيوانات, النباتات, قوانين الفيزياء والكون ينظر إليها من قبل العديد من الناس شيئا حتى الدنيوية ومملة أنها ابتكار الجنيات الأشباح و الوحوش و الشعوذة. نتفق على أن هذا هو المستغرب, لأن حقي...

علماء الفلك كانوا قادرين على رؤية وفاة نجم آخر نظام

علماء الفلك كانوا قادرين على رؤية وفاة نجم آخر نظام

في المحيط الكوني الانجرافات الكثير من الأسرار حول وجود التي نحن على علم. واحدة من هذه كانت كشفت قبل خمس سنوات عندما اكتشف علماء الفلك وحيدا نجوم على مسافة 570 سنة ضوئية من الأرض, سطوع الذي باهتة غير منتظم كل 4.5 إلى 5 ساعات. بعد دراسة متأنية وجد أن ا...

تعليقات (0)

هذه المادة قد لا تعليق أول

إضافة تعليق

أخبار ذات صلة

وكالة ناسا على تطوير

وكالة ناسا على تطوير "النفق-بوت" مع مفاعل نووي في البحث عن الحياة في أوروبا

في سياق العديد من البعثات إلى كوكب المشتري من القمر أوروبا ، اقترح تحت الجليد السميك طبقة من القمر يمكن أن يكون غير مخمر المحيط ، وهذا يعني أنه يحتمل أن يمكن أن تكون هناك حياة ، أو على الأقل دليل على وجودها في الماضي. من أجل التحق...

علماء الفلك قد مشتركة الصورة الحقيقية من اثنين من النجوم ، تدمير بعضها البعض

علماء الفلك قد مشتركة الصورة الحقيقية من اثنين من النجوم ، تدمير بعضها البعض

وفاة نجم ثنائي نظم في وقت واحد اعجاب مع جمالها المدهش تخويف قوتها التدميرية. خذ على سبيل المثال, مزدوجة-نظام R الدلو, تتكون من العملاق الأحمر بنشاط أداء الغلاف الخارجي, الذي يتم امتصاصه جائع جدا من قبل رفيق نجوم هو أكثر بكثير من ا...

المريخ آلة البصيرة حصلت على أول صور من الفضاء

المريخ آلة البصيرة حصلت على أول صور من الفضاء

26 نوفمبر — وفي جميع أنحاء العالم أيضا — علمت أن المركبة الفضائية البعثة البصيرة جلس على سطح المريخ بعد 130 كيلومترا الهبوط على المنحنى البيضاوي. و الآن فريق من العلماء في تحديد الموقع الدقيق البصيرة باستخدام الصور HiRISE, كاميرا ...

وقد اكتشف علماء الفلك كوكبا هو التبخر بمعدل قياسي

وقد اكتشف علماء الفلك كوكبا هو التبخر بمعدل قياسي

في الفضاء هناك واحدة غريبة جدا فئة من الكواكب الخارجية. العلماء يطلقون عليها "الساخنة نبتون". فهي نادرة جدا أن من بين 3869 أكد العالمين تم اكتشاف عدد قليل من هذه الكواكب. بيد أن الندرة قد تكون قادرة على شرح مؤخرا اكتشاف فريق دولي ...

10 جديدة و مذهلة الاكتشافات المتعلقة مجرة درب التبانة

10 جديدة و مذهلة الاكتشافات المتعلقة مجرة درب التبانة

مجرتي هو فقط أول الحدود استكشاف الفضاء. قد تبدو مبتذلة ، ولكن أكثر العلماء يعرفون عنها أكثر مذهلة هذا النظام. وقد المظلمة, غريب إشارات عديدة أخرى ، أول من اكتشف الظواهر و الظواهر. على الرغم من أن معظم الاكتشافات الجديدة تصبح أمثلة...

كوكب خارج المجموعة الشمسية يتم تبخر. و بالمعنى الكوني بسرعة جدا!

كوكب خارج المجموعة الشمسية يتم تبخر. و بالمعنى الكوني بسرعة جدا!

كوكب خارج المجموعة الشمسية ما يقرب من 100 سنة ضوئية من الأرض يختفي. و سريع جدا قبل الكونية المعايير تدق ناقوس الخطر علماء الفلك. باستخدام تلسكوب الفضاء "هابل" ، كانت قادرة على الكشف عن GJ 3470b – كوكب خارج المجموعة الشمسية متوسطة ...

رحلة تاريخية فيرجن غالاكتيك وقد ذكرنا أن

رحلة تاريخية فيرجن غالاكتيك وقد ذكرنا أن "الفضاء" لا وجود له

اليوم فقط ، فيرجن جالاكتيك في الفضاء ، الأول لنفسي. ولكن مرة واحدة في أقصى ارتفاع 82,68 كيلومترا المركبة الفضائية لم تصل إلى 17.32 كيلومترا إلى خط الجيب وهو ما اعترف به العالم كما أن الحد الفاصل بين الغلاف الجوي من الفضاء الخارجي....

ستة مثيرة للاهتمام التجارب التي أجريت على المحطة الفضائية الدولية حاليا

ستة مثيرة للاهتمام التجارب التي أجريت على المحطة الفضائية الدولية حاليا

لقد مر 20 عاما منذ ذلك الحين ، كما أول مكونات محطة الفضاء الدولية (ISS) أطلق من الأرض. مما يجعل دورة حول كوكب الأرض في 90 دقيقة في مسافة 400 كيلومتر فوق سطح الأرض ، ISS حجر الزاوية في مهمة ناسا معظم العقدين الماضيين. ISS هو معلق ف...

Virgin Galactic spaceplane المرة الأولى تتكون

Virgin Galactic spaceplane المرة الأولى تتكون "ارتفاع الفضاء"

خاص الفضاء الأمريكية شركة فيرجن جالاكتيك الذي أجري اختبار آخر من شبه مدارية السياحية الفضائية تقريبا غزا الحدود من ارتفاع الفضاء. وكانت الشركة قد قالت في وقت سابق أن القوات الجوية الأمريكية أن يعني ارتفاع حوالي 80 كم. على Spacepla...

الصين بنجاح تدور حول القمر الجديد المسبار القمري و القمري روفر

الصين بنجاح تدور حول القمر الجديد المسبار القمري و القمري روفر

الفضاء الصينية مسبار "تشانغ اه-4" مع لاندر القمر روفر على متن الطائرة ، دخلت بنجاح في مدار الأرض الطبيعية الأقمار الصناعية ، وفقا لأخبار الفضاء. أطلق بواسطة الصاروخ الحامل "تشانغتشنغ-3B" الجهاز وصلت القمر و أخذت مدار بيضاوي الشكل ...

فإن الصواريخ الروسية من أجل استكشاف القمر قد تكلف 1.5 تريليون روبل

فإن الصواريخ الروسية من أجل استكشاف القمر قد تكلف 1.5 تريليون روبل

إنشاء سوبر إطلاق كثيف السيارة واستخدام الطيران حول القمر يمكن أن تكلف الميزانية الروسية من 1.5 تريليون روبل. عن ذلك تقارير طبعة "ريا نوفوستي" مع الإشارة إلى مصادر في صناعة الفضاء. كما ذكرت من قبل واحد من المتحاورين الوكالة مشروع ا...

رواد فضاء المحطة الفضائية الدولية استكشاف ثقب في

رواد فضاء المحطة الفضائية الدولية استكشاف ثقب في "الاتحاد" و جمع عينات من تقليم حوله

أوليج كونونينكو وسيرجي Prokopyev خلال عملية سير في الفضاء من محطة الفضاء الدولية فتح micrometeorite حماية المركبة الفضائية "سويوز MS-09" وجدت تحتها حفرة. عينات من المواد اللاصقة التي كانت مغلقة على ثقب السطح حوله كونونينكو وضعها ف...

دفق الفيديو: الروسية طاقم المحطة الفضائية الدولية ذهبت إلى الفضاء للتحقق من الثقوب في

دفق الفيديو: الروسية طاقم المحطة الفضائية الدولية ذهبت إلى الفضاء للتحقق من الثقوب في "الاتحاد"

رواد الفضاء الروسية أوليج كونونينكو وسيرجي Prokopyev وقد مشى في الفضاء على متن محطة الفضاء الدولية (ISS). هذا هو ثالث السير في الفضاء هذا العام حسب البرنامج الروسي. قبل رواد الفضاء لديهم مهمة هامة – لفتح protivometeoritnoy حماية ا...

المسبار OSIRIS-Rex وقد أرسلت إشارة عن وجود الماء على الكويكب بينو

المسبار OSIRIS-Rex وقد أرسلت إشارة عن وجود الماء على الكويكب بينو

المركبة الفضائية OSIRIS-REx, أطلقت في أيلول / سبتمبر 2016 ، بدأت تؤتي ثمارها. المسبار الفضائي مؤخرا في 3 كانون الأول / ديسمبر ، ولكن قد اكتشف بالفعل على سطح الكويكب المياه. ووفقا للباحث ايمي سيمون, نحن لا نتحدث عن الماء في شكله ال...

المسبار

المسبار "فوياجر-2" وصلت إلى الفضاء بين النجوم

التلقائي المركبة الفضائية لوكالة ناسا "فوياجر-2" قد غادر أخيرا غلافها المنطقة من الفضاء بالقرب من الشمس حيث الرياح الشمسية البلازما تتحرك بالنسبة إلى الشمس بسرعة تفوق سرعة الصوت. وهكذا أصبحت وحدة ثانية من صنع الإنسان مسبار الفضاء ...

أرسلت الصين القمري روفر على الجانب المظلم من القمر

أرسلت الصين القمري روفر على الجانب المظلم من القمر

الصين هي الأولى في العالم التي أطلقت بعثة إلى الأرض على الجانب الآخر من القمر. تبدأ من محطة الكواكب التلقائية "تشانغ اه-4" على متن الصاروخ الحامل "تشانغتشنغ-3B" أجريت في كانون الأول / ديسمبر 8 في حوالي 02:00 بالتوقيت المحلي (7 ديس...

التحقق من الرعاية: ما هو غير عادي حول هذه الصورة من القمر الهلال?

التحقق من الرعاية: ما هو غير عادي حول هذه الصورة من القمر الهلال?

كلنا نعرف أن اليوم السماء مختلفة من الليل. حقا يفتن ليلا ونهارا — في أحسن الأحوال — أعمى. و هو ممل. الليل والنجوم والأقمار الصناعية, درب التبانة, الكواكب والقمر. و اليوم فقط القمر. ولكن انتظر… الفلكي ستيفن Bellavia من بروكها...

أيون محركات البعثة BepiColombo مرت أول اختبار في الفضاء

أيون محركات البعثة BepiColombo مرت أول اختبار في الفضاء

بالإضافة إلى التحقق من المعدات العلمية التي تعد واحدة من BepiColombo المركبة الفضائية — بعثة مشتركة من وكالة الفضاء الأوروبية (إيكا) وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا) دراسة الزئبق — أجرت تجربة ناجحة من أيون محركات...

عالم من وكالة ناسا اعترف أننا كنا قادرين على زيارة الأجانب. ولكن ليس كل البساطة

عالم من وكالة ناسا اعترف أننا كنا قادرين على زيارة الأجانب. ولكن ليس كل البساطة

في الآونة الأخيرة, ظهرت شبكة المعلومات حرفيا فجر الإنترنت. الباحث سيلفانو Colombano ناسا نشرت ورقة تسمى "". التقرير يحتوي على بعض التصريحات المثيرة للجدل ، ولكن وسائل الإعلام باعتبارها واحدة بدأت أكرر: "علماء من وكالة ناسا يزعمون ...

روسيا لأول مرة في تاريخ بداية الطباعة الهيئات في الفضاء

روسيا لأول مرة في تاريخ بداية الطباعة الهيئات في الفضاء

على متن محطة الفضاء الدولية للمرة الأولى في التاريخ بدأ في الطابعة الحيوية سيتم طباعة Minorcan. نتائج التجربة سيتم الافراج عنهم في وقت مبكر من عام 2019. التجربة أجريت من قبل مختبر 3D Bioprinting الحلول. يوم الأربعاء 5 ديسمبر ، أفا...