Лазерный передатчик

ил-74
Сообщений: 104
Зарегистрирован: 28 ноя 2015, 19:53

Re: Лазерный передатчик

Сообщение ил-74 » 01 дек 2015, 23:15

gionov писал(а):Даже при полной Луне можно фотографировать звёзды 6m практически на самом краю диска. А уж с узкополосным фильтром - и подавно.
Так что не беспокойтесь о том, что Луна засветит изображение лазера. Его яркость огромна по сравнению с яркостью освещённой поверхности Луны (даже превосходит яркость солнечного диска). Так что не будет особых проблем принять сигнал даже когда аппарат будет находиться на фоне освещённой части Луны. А также в дневное время свечение атмосферы имеет примерно такую же яркость как поверхность Луны, поэтому она также не будет мешать.
То есть принимать сигнал лазера можно всегда в ясную погоду и днём и ночью, пока луна достаточно высоко над горизонтом в точке наблюдения.


Не представляю, как такое возможно при такой ничтожной мощности приходящего сигнала. Ну с фильтром ладно, но разве максрез не писал, что фильтр ослабляет и так слабый сигнал?
И потом - стоит же задача не просто зарегистрировать излучение, но принять дату на высокой скорости. Неужели такие сильные шумы этому не помешают?

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Лазерный передатчик

Сообщение gionov » 01 дек 2015, 23:43

Кстати, можно добавить к миссии спутника развлечение астрономов любителей и доказательство того, что он там летает для опровергателей.
Сделать на сайте объявление, что можно оставлять заявки на заданное время, чтобы за небольшую плату (скажем 100 рублей в минуту) спутник посветил лазером на телескоп любителя в любой точке земного шара. Так что любой сможет увидеть или сфотографировать эту звёздочку на фоне диска луны.

BarsMonster
Сообщений: 48
Зарегистрирован: 22 окт 2015, 00:32

Re: Лазерный передатчик

Сообщение BarsMonster » 02 дек 2015, 00:44

ил-74 писал(а):Не представляю, как такое возможно при такой ничтожной мощности приходящего сигнала. Ну с фильтром ладно, но разве максрез не писал, что фильтр ослабляет и так слабый сигнал?


Расчеты, а не вера имеют вес.
Фильтр на длину волны лазера - пропустит 90%-95% полезного сигнала в полосе 0.1-1нм, и ослабит паразитную засветку в 500-5000 раз.
Работа с импульсным лазером с заполнением 0.1% увеличит сигнал/шум еще в 1000 раз.

BarsMonster
Сообщений: 48
Зарегистрирован: 22 окт 2015, 00:32

Re: Лазерный передатчик

Сообщение BarsMonster » 02 дек 2015, 00:47

gionov писал(а):Вообще, как будет осуществляться наведение?


Наведение по маяку, или лазер с земли с приемом на основной телескоп, или по фотографии земли.
По конструкции - или поворот всего спутника маховиками (что проще, т.к. удобно поворачивается и основной телескоп), или только лазерного модуля (много дополнительной сложности).

Аватар пользователя
maxrez
Сообщений: 151
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 16:31

Re: Лазерный передатчик

Сообщение maxrez » 02 дек 2015, 12:28

BarsMonster писал(а):Расчеты, а не вера имеют вес.
Фильтр на длину волны лазера - пропустит 90%-95% полезного сигнала в полосе 0.1-1нм, и ослабит паразитную засветку в 500-5000 раз.
Работа с импульсным лазером с заполнением 0.1% увеличит сигнал/шум еще в 1000 раз.


Было бы не плохо измерить свет полной луны на 1064нм. Но для этого желательно иметь тот самый сенсор, который должен принимать сигнал от лазера. Поместить его в коллиматор с угловым размером соответствующим угловому размеру Луны. Перед сенсором поместить фильтр.
И измерить сколько фотонов приходит, как количество фотонов изменяется по времени.

Потом будет понятно сколько фотонов нам надо получать от лазера, чтобы уверенно принимать информацию.

Кстати, уже решено какой именно сенсор будете брать? И какой именно импульсный лазер имеете ввиду? Можете дать ссылку?

Аватар пользователя
maxrez
Сообщений: 151
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 16:31

Re: Лазерный передатчик

Сообщение maxrez » 02 дек 2015, 12:51

ил-74 писал(а):Не представляю, как такое возможно при такой ничтожной мощности приходящего сигнала. Ну с фильтром ладно, но разве максрез не писал, что фильтр ослабляет и так слабый сигнал?
И потом - стоит же задача не просто зарегистрировать излучение, но принять дату на высокой скорости. Неужели такие сильные шумы этому не помешают?


Да, фильтр ослабляет. Но не сильно. Например фильтр FLH1064 имеет пропускную способность 90%.
FLH1064-8_trans_370.gif
FLH1064-8_trans_370.gif (6.45 KiB) 4970 просмотра

С этим фильтром избавляемся от сильной засветки на волнах других длин. В любом случае, я считаю, что нужно провести измерения ясности луны в диапазоне 1064нм. Сколько фотонов и какую флуктуацию интенсивности нужно ожидать. Сама засветка не проблема если она достаточно статична и множество фотонов не такое большое, чтобы импульсы от сенсора начали накладываться на себя. В таком случае распознать сигнал можно. Скажем, когда лазер не светит в сенсор приходит 10000 - 10200 фотонов/baud. А когда лазер светит то сенсор ловит 10500 - 10700 фотонов/baud.

ил-74
Сообщений: 104
Зарегистрирован: 28 ноя 2015, 19:53

Re: Лазерный передатчик

Сообщение ил-74 » 02 дек 2015, 13:40

maxrez писал(а):
ил-74 писал(а):Не представляю, как такое возможно при такой ничтожной мощности приходящего сигнала. Ну с фильтром ладно, но разве максрез не писал, что фильтр ослабляет и так слабый сигнал?
И потом - стоит же задача не просто зарегистрировать излучение, но принять дату на высокой скорости. Неужели такие сильные шумы этому не помешают?


Да, фильтр ослабляет. Но не сильно. Например фильтр FLH1064 имеет пропускную способность 90%.
FLH1064-8_trans_370.gif

С этим фильтром избавляемся от сильной засветки на волнах других длин. В любом случае, я считаю, что нужно провести измерения ясности луны в диапазоне 1064нм. Сколько фотонов и какую флуктуацию интенсивности нужно ожидать. Сама засветка не проблема если она достаточно статична и множество фотонов не такое большое, чтобы импульсы от сенсора начали накладываться на себя. В таком случае распознать сигнал можно. Скажем, когда лазер не светит в сенсор приходит 10000 - 10200 фотонов/baud. А когда лазер светит то сенсор ловит 10500 - 10700 фотонов/baud.


Все-таки в ИК-диапазоне хотите сделать? Чем он так хорош, помимо того, что проникающая способность через атмосферу выше?

ил-74
Сообщений: 104
Зарегистрирован: 28 ноя 2015, 19:53

Re: Лазерный передатчик

Сообщение ил-74 » 02 дек 2015, 13:49

Я почему завел речь о засветке вообще. Все-таки лучше было бы, если бы можно было аппарат после съемки поднять на орбиту повыше, и уже оттуда вести передачу больших массивов, т.е. фото. На более высокой орбите засветка будет намного меньше. Это же позволит сделать аппарат долгоживущим, и в будущем использовать его как скоростной ретранслятор для будущих миссий на Луну или пролетных миссий для всех желающих, в т.ч. за деньги. Если на аппарате будет стоять электроракетный двигатель - это возможно.

Аватар пользователя
maxrez
Сообщений: 151
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 16:31

Re: Лазерный передатчик

Сообщение maxrez » 02 дек 2015, 13:56

ил-74 писал(а):
Все-таки в ИК-диапазоне хотите сделать? Чем он так хорош, помимо того, что проникающая способность через атмосферу выше?


Это пока предварительные решения. Надо будет сделать сравнительную таблицу куда можно занести доступные компоненты для разных диапазонов. И сравнить эффективность детекции и цену. И выбрать оптимальный.
BarsMonster говорил, что на 1064нм есть стандартные лазеры. Я нашел на 1064нм SPAD детектор. Пропускная способность атмосферы в этом диапазоне отличная (см. график). Надо ещё яркость Луны на 1064нм измерить.

Аватар пользователя
maxrez
Сообщений: 151
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 16:31

Re: Лазерный передатчик

Сообщение maxrez » 02 дек 2015, 13:58

ил-74 писал(а):Я почему завел речь о засветке вообще. Все-таки лучше было бы, если бы можно было аппарат после съемки поднять на орбиту повыше, и уже оттуда вести передачу больших массивов, т.е. фото. На более высокой орбите засветка будет намного меньше. Это же позволит сделать аппарат долгоживущим, и в будущем использовать его как скоростной ретранслятор для будущих миссий на Луну или пролетных миссий для всех желающих, в т.ч. за деньги. Если на аппарате будет стоять электроракетный двигатель - это возможно.

Засветка не так страшна, как кажется. Но поднять орбиту после фотографирования было бы не плохо. Один вопрос на сколько это будет возможно с нашим аппаратом?

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Лазерный передатчик

Сообщение Ejj » 02 дек 2015, 14:03

Если поставить такую задачу - то вполне возможно, добавить 20-30 м/с ХС на борт. Естественно, орбита будет не круговая, а вытянутая, к примеру 150х10 км.
Тем более, что запас ХС на борту позволит компенсировать различные накладки, повышая вероятность успеха миссии. А у нас на борту все равно потребуется минимум 850-900 м/с ХС, так что небольшой запас не критичен по весу будет.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Лазерный передатчик

Сообщение gionov » 02 дек 2015, 17:06

maxrez писал(а):Скажем, когда лазер не светит в сенсор приходит 10000 - 10200 фотонов/baud. А когда лазер светит то сенсор ловит 10500 - 10700 фотонов/baud.

gionov писал(а):Если не верите, то посчитайте поток фотонов от лазера мощностью 1 Вт с расхождением 10" которые попадут на Земле на телескоп диаметром 1 м. И сравните с потоком фотонов в диапазоне шириной 1 ангстрем от кусочка неба с диаметром 3" (с запасом, даже если учесть турбулентное размытие лазерной звезды в дневное время). Пока не посчитаете возражения не принимаются.


Хорошо, от ил-64 мы чисел не дождёмся, давайте посчитаем сами.
Пусть длина волны 1064 нм, частота 2.8e14 Гц, энергия кванта 1.87e-19 Дж. Пятно 19 км, в телескоп попадает 2.9 нановатта, 15 миллиардов фотонов в секунду. Это полезный сигнал.
Яркость дневного неба можно посмотреть здесь
http://www.niiki.ru/doc/konf/po2006/3_9.pdf
Для длины волны 1 мкм = 1000 нм она примерно равняется 30.5 Вт/(м^2 * мкм * ср).
Площадь зеркала телескопа у нас 0.78 м^2, диапазон 0.0001 мкм, угол 1.7e-10 стерадиана, получаем засветку от неба 4e-14 Вт, то есть 2 миллиона фотонов за секунду. Яркость диска Луны ещё меньше (вспомните, как сложно различить месяц на дневном небе).
Так что соотношение сигнал/шум днем примерно равняется 7500. О засветке можно вообще не беспокоиться.
Не надо орбиту поднимать - всё равно большую часть времени будет летать на фоне диска.
Последний раз редактировалось gionov 02 дек 2015, 18:13, всего редактировалось 2 раз.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Лазерный передатчик

Сообщение gionov » 02 дек 2015, 18:09

BarsMonster писал(а):Наведение по маяку, или лазер с земли с приемом на основной телескоп, или по фотографии земли.
По конструкции - или поворот всего спутника маховиками (что проще, т.к. удобно поворачивается и основной телескоп), или только лазерного модуля (много дополнительной сложности).

В любом случае точная доводка на цель сканированием будет очень полезна и позволить сделать расхождение луча минимальным.

Аватар пользователя
dmitriy.kabanchuk
Сообщений: 42
Зарегистрирован: 25 ноя 2015, 19:23

Re: Лазерный передатчик

Сообщение dmitriy.kabanchuk » 02 дек 2015, 18:32

gionov писал(а):
BarsMonster писал(а):Наведение по маяку, или лазер с земли с приемом на основной телескоп, или по фотографии земли.
По конструкции - или поворот всего спутника маховиками (что проще, т.к. удобно поворачивается и основной телескоп), или только лазерного модуля (много дополнительной сложности).

В любом случае точная доводка на цель сканированием будет очень полезна и позволить сделать расхождение луча минимальным.



Совершенно согласен. Да и проще будет в чём то. Грубо прицелился всем аппаратом и точная электроника на ведётся уже точно да и алгоритм прицеливания можно будет для большей эффективности переписать, не затрагивая систему управления. Но по поводу приёмника, Лучше бы размещать в раёне куда целиться лазер, не 1 приёмник, а парочку, хоть даже и более слабых. Которые хотя бы зафиксируют что есть сигнал.

Ejj, запас рабочего тела конечно нужен, но мы тут обсуждаторы комментаторы. :) Вдруг решат что сьёмки одной хватит, оставят только топлива для подьёма орбиты в течении пары месяцев и всё.
Хотя честно, хотелось бы что бы такой аппарат висел как можно дольше.
PS/ Ejj лс у меня не работают. Могу общаться только в темах. :( Да простят мне модеры данную строчку :)

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Лазерный передатчик

Сообщение gionov » 02 дек 2015, 18:52

dmitriy.kabanchuk писал(а):Вдруг решат что сьёмки одной хватит, оставят только топлива для подьёма орбиты в течении пары месяцев и всё.

Я с самого начала игнорирую неопределённость слова "подъём", полагая, что все понимают под этим подъём периселия.
Но всё же... для определённости замечу, что этот подъём, совсем не тот, что, например, подъём МКС.
Энергия при движении возле Луны сохраняется с большой точностью, поэтому большая полуось не меняется. Увеличивается лишь эксцентриситет и коррекция заключается в сдвиге положения на диаграмме эксцентриситет-долгота периселия на противоположную сторону. То есть после коррекции эксцентриситет может быть даже больше, но потом он начинает уменьшаться, проходит где-то возле нуля и начинает увеличиваться по другую сторону, после чего нужна следующая коррекция.

Аватар пользователя
dmitriy.kabanchuk
Сообщений: 42
Зарегистрирован: 25 ноя 2015, 19:23

Re: Лазерный передатчик

Сообщение dmitriy.kabanchuk » 02 дек 2015, 18:55

Да знаю я, в КСП похожая физика пролёта у Муны и Мнимуса. Но ведь можно именно нарастить орбиту, а не сдвинуть. Дольше проболтается. Тоесть поднять как раз эти 10 км, оставив 150. Как мне кажется, топлива разница в расходе топлива будет не столь велика. Но данных не знаю, говорить вообще ничего не могу, да и не спец по орбитам я. Я больше инженер.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Лазерный передатчик

Сообщение Ejj » 02 дек 2015, 19:20

dmitriy.kabanchuk писал(а):
PS/ Ejj лс у меня не работают. Могу общаться только в темах. :( Да простят мне модеры данную строчку :)

Если бы тут еще были модераторы... :)
Можем для общения отдельную тему завести, если уж все у нас так через задницу.
З.Ы. Целевая орбита или 10х80 км близкая к экваториальной, или 10км круговая полярная. Для устойчивости орбиты поднимать лучше апоцентр, как я сказал тянуть куда-то к 150 км хотя бы.

Аватар пользователя
dmitriy.kabanchuk
Сообщений: 42
Зарегистрирован: 25 ноя 2015, 19:23

Re: Лазерный передатчик

Сообщение dmitriy.kabanchuk » 02 дек 2015, 19:51

Ejj писал(а):
dmitriy.kabanchuk писал(а):
PS/ Ejj лс у меня не работают. Могу общаться только в темах. :( Да простят мне модеры данную строчку :)

Если бы тут еще были модераторы... :)
Можем для общения отдельную тему завести, если уж все у нас так через задницу.
З.Ы. Целевая орбита или 10х80 км близкая к экваториальной, или 10км круговая полярная. Для устойчивости орбиты поднимать лучше апоцентр, как я сказал тянуть куда-то к 150 км хотя бы.



Я имел ввиду орбиту не для фотографирования, а длительного нахождения на орбите.

PS. Ну тему заводить можно. "Курилка" или "Околотехнические темы". :)

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Лазерный передатчик

Сообщение gionov » 02 дек 2015, 20:15

Ejj писал(а):Если бы тут еще были модераторы... :)

Кто-то, однако ж, почистил спам...

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Лазерный передатчик

Сообщение Ejj » 02 дек 2015, 20:17

Да, это есть.
А вот те же ЛС по прежнему не ходят.


Вернуться в «Состав космического аппарата»

Кто сейчас на форуме

Количество пользователей, которые сейчас просматривают этот форум: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость