Страница 1 из 13

Лазерный передатчик

Добавлено: 23 окт 2015, 13:08
risele
Добрый день!

Предлагаю свои небольшие мысли по поводу возможной начинки КА.

Есть звездные датчики производства-разработки компании Азмерит. http://generation-startup.ru/upload/iblock/2aa/Azmerit%20GenerationS.pdfможно даже глянуть их презенташку (больше для инвесторов, правда).

Есть компания "Техком Электроник", которая делает управляющие компьютеры для спутников. По их словам - самые малогабаритные. С сайтом у них проблемы - только такой http://sk.ru/net/1120369/. Лучше написать лично Хоменко с пометкой о том, что навел Данил Михайлов с generation-s

Есть ряд компаний, производящих всякие композиты. Знаю компанию "инжинити", сидят в Москве. Сайт http://inginiti.ru

Лично я занимаюсь, кроме прочего, адаптивной оптикой, а вернее- tip\tilt зеркалами. Сейчас потихоньку разрабатываем одно такое малогабаритное с низким потреблением и притом высокой точности. Для справки по техническим характеристикам можно погуглить PI S-330, у нас - примерно те же прогнозируются (и по макету подтверждаются). При существенно меньших габаритах (пока точные размеры не могу назвать, но если убрать внутреннюю обратную связь - можем влезть в колечко d22x5..7, например - это при околодюймовой апертуре.). Надеемся запустить наши железки в космос в качестве оптической стабилизации и наведения для, например, лазерной связи. В рамках сего проекта я предлагаю проработать вопрос использования одного/двух tip/tilt зеркал для компенсации вибраций и уменьшения смазывания кадра при пролете на большой скорости.

Кроме того, встал вопрос о лазерной дальнометрии. Насколько я понял из обсуждения после лекции Кота в Музее Космонавтики, продумывался вопрос о использовании диодных лазеров. Я предлагаю альтернативу - использование т.н. микрочип-лазеров. По сути - это очень малогабаритный твердотельный лазер с диодной накачкой. КПД от электричества у него порядка 30%. НО! В отличии от диодного лазера, на 10км его можно сфокусировать в 10см пучок. Кроме того, в нем вполпинка реализуется импульсный режим модуляции доброности, что повышает пиковую интенсивность излучения на 5-7 порядков. Ну и можно реализовать синхронное детектирование, уменьшив шумы.

Re: Идеи по начинке

Добавлено: 23 окт 2015, 15:17
maxrez
risele писал(а): Надеемся запустить наши железки в космос в качестве оптической стабилизации и наведения для, например, лазерной связи.

Отлично! Я как раз на этим думал. Мне выходило, что для лазерной связи нужно направлять сам лазерный луч а не вертеть целым спутником. Можно получить более подробную информацию о ваших изделиях?
Кстати, есть возможность протестировать их в вакууме? Если, что то у нас на отделении имеется и вакуумный и вибрационный стенд для испытаний.

risele писал(а): Кроме того, встал вопрос о лазерной дальнометрии. Насколько я понял из обсуждения после лекции Кота в Музее Космонавтики, продумывался вопрос о использовании диодных лазеров. Я предлагаю альтернативу - использование т.н. микрочип-лазеров. По сути - это очень малогабаритный твердотельный лазер с диодной накачкой. КПД от электричества у него порядка 30%. НО! В отличии от диодного лазера, на 10км его можно сфокусировать в 10см пучок. Кроме того, в нем вполпинка реализуется импульсный режим модуляции доброности, что повышает пиковую интенсивность излучения на 5-7 порядков. Ну и можно реализовать синхронное детектирование, уменьшив шумы.


Можете дать ссылку на лазеры? нужны пораметры для расчета лазерной связи.

Спасибо!

Re: Идеи по начинке

Добавлено: 23 окт 2015, 16:31
risele
maxrez писал(а):Можете дать ссылку на лазеры? нужны пораметры для расчета лазерной связи.


В проблематику лазерной связи с другими спутниками я лезть в рамках этого проекта не рекомендую, там много других проблем. Часть из них можно прочесть в рекомендация МСЭ-R SA.1805 https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/sa/R-REC-SA.1805-0-200706-I!!PDF-R.pdf. По микрочипам под боком информации нет, но я постараюсь поискать ориентировочно в воскресение + потормошу коллег, с ними более знакомыми.

maxrez писал(а):Можно получить более подробную информацию о ваших изделиях?
Кстати, есть возможность протестировать их в вакууме? Если, что то у нас на отделении имеется и вакуумный и вибрационный стенд для испытаний.


Мы сейчас в несколько эээ... начальной стадии, так сказать. Технические характеристики того, что было реализовано в макете (делался на коленке несколько лет назад по инд.заказу) и того, что мы сейчас разрабатываем под земные нужды, опять же, скину в воскресение. Для космических нужд мы разработку планировали на будущее (сегодня+2 года, если с реализацией все будет ок). Но эскизно можем обсудить требования и характеристики, продумать конструкцию. Ну и плюс, думаю, сделать пару разовых образцов (вообще мы все это делаем под серию) под космос будет для не особо большим отвлекающим фактором, если будет помощь по конструированию (и выдвижению технических требований) - опыта в оном для космических проектов у меня нет.

Re: Идеи по начинке

Добавлено: 23 окт 2015, 16:39
maxrez
risele писал(а):В проблематику лазерной связи с другими спутниками я лезть в рамках этого проекта не рекомендую, там много других проблем.


ЗК озвучил только мысль о связи Лунный спутник -> Земля.
Думаю это реально. Но всё упирается в механизм наводки лазерного луча на цель.
Мне надо провести кое-какие расчёты. Пока у меня есть только расчёты по лазерной связи низкая орбита -> Земля.

П.С. Быстро просмотрел спецификацию лазерной связи, что вы мне послали. Всё это точно тако-же, как и у радио-связи. Базовые принципы ослабления и усиления сигнала.

Re: Идеи по начинке

Добавлено: 24 окт 2015, 10:39
Kalinkin
Можно задам несколько вопросов по конструктиву? Мне для общего развития)
tip\til зеркало устанавливается между источником и передающим телескопом?
Каким образом происходит грубое наведение от спутника на Землю? С помощью отдельных систем иди же угловых перемещений tip\til платформы достаточно?
Имеют ли микрочип-лазеры высокую надёжность?

Буду рад любой информации)

Re: Идеи по начинке

Добавлено: 24 окт 2015, 12:54
BarsMonster
Kalinkin писал(а):Можно задам несколько вопросов по конструктиву? Мне для общего развития)
tip\til зеркало устанавливается между источником и передающим телескопом?
Каким образом происходит грубое наведение от спутника на Землю? С помощью отдельных систем иди же угловых перемещений tip\til платформы достаточно?
Имеют ли микрочип-лазеры высокую надёжность?


Вероятно никакого зеркала не будет, спутник мелкий и поворачивается целиком. Но это конечно предмет для дискуссии.
Лазеры в космосе используются, вариантов много, и требования по расходимости позволяют взять с собой и 10 штук для резерва.
Определение направления на приемник - сложная задача, там есть несколько подходов, с разными бюджетами.

Re: Идеи по начинке

Добавлено: 24 окт 2015, 13:02
BarsMonster
risele писал(а):Кроме того, встал вопрос о лазерной дальнометрии. Насколько я понял из обсуждения после лекции Кота в Музее Космонавтики, продумывался вопрос о использовании диодных лазеров. Я предлагаю альтернативу - использование т.н. микрочип-лазеров. По сути - это очень малогабаритный твердотельный лазер с диодной накачкой. КПД от электричества у него порядка 30%. НО!


А как предлагается модулировать твердотельный лазер? Там больше 50кГц может и не выйти при модулировании накачкой. Электрооптический модулятор - можно, но в космосе не любят высокое напряжение. В общем, это непростой вариант.

В отличии от диодного лазера, на 10км его можно сфокусировать в 10см пучок. Кроме того, в нем вполпинка реализуется импульсный режим модуляции доброности, что повышает пиковую интенсивность излучения на 5-7 порядков. Ну и можно реализовать синхронное детектирование, уменьшив шумы.


Расходимость пучка у нас ограничена точностью наведения, а не качеством излучения.

Импульсный режим рассматривался, но на текущей стадии мы его даже не сможем отработать на земле т.к. сборка опытного лазера выйдет в сумму собранную на весь проект :-) Ну и опять же, электрооптические модуляторы - высокое напряжение - в космосе не хорошо.

Re: Идеи по начинке

Добавлено: 24 окт 2015, 13:27
gionov
BarsMonster писал(а):
Kalinkin писал(а):Вероятно никакого зеркала не будет, спутник мелкий и поворачивается целиком. Но это конечно предмет для дискуссии.

Точно ориентировать спутник с помощью реактивных двигателей непростая задача, гораздо проще ориентировать небольшое зеркало с помощью микродвигателей.

Re: Идеи по начинке

Добавлено: 24 окт 2015, 14:48
BarsMonster
gionov писал(а):
BarsMonster писал(а):
Kalinkin писал(а):Вероятно никакого зеркала не будет, спутник мелкий и поворачивается целиком. Но это конечно предмет для дискуссии.

Точно ориентировать спутник с помощью реактивных двигателей непростая задача, гораздо проще ориентировать небольшое зеркало с помощью микродвигателей.


Ориентация маховиками естественно.

Re: Идеи по начинке

Добавлено: 24 окт 2015, 16:36
gionov
Это дополнительная нагрузка как по массе, так и по энергообеспечению. Кроме того, придётся либо снимать, либо передавать данные. Лучше обойтись без гиродинов.

Re: Идеи по начинке

Добавлено: 24 окт 2015, 17:08
Ejj
Извиняюсь, я может чего-то не понимаю, но АМС должна будет выйти в район съемки с точностью в первые километры. Для этого ей в любом случае потребуется точно наводится своим корпусом для работы ДУ.

Re: Идеи по начинке

Добавлено: 24 окт 2015, 17:19
gionov
Ejj писал(а):Извиняюсь, я может чего-то не понимаю, но АМС должна будет выйти в район съемки с точностью в первые километры. Для этого ей в любом случае потребуется точно наводится своим корпусом для работы ДУ.

Двигатели имеют приличный разброс в направлении тяги (порядка 1 градуса), поэтому ориентировать ДУ нужно лишь с такой точностью. Погрешность при этом корректируется при следующих включениях двигателей по результатом измерения получившейся траектории.
Лазер же нужно наводить с гораздо меньшей погрешностью.

Re: Идеи по начинке

Добавлено: 24 окт 2015, 17:24
BarsMonster
gionov писал(а):Это дополнительная нагрузка как по массе, так и по энергообеспечению. Кроме того, придётся либо снимать, либо передавать данные. Лучше обойтись без гиродинов.


У нас съемка - 1% рабочего времени, остальное - спим и передача.
Помимо лазеров на землю поворачивать нужно и довольно большую радиоантенну - так что будет удобно поворачивать сразу все.

Re: Идеи по начинке

Добавлено: 24 окт 2015, 17:38
gionov
Если исходить из самого простого варианта, то это спутник со сферическим тензором инерции. Сначала он закручивается так, чтобы "шагать" оптической осью жёстко закреплённой камеры по поверхности Луны и не было смаза. После этого ориентируется на Землю радиоантеной и спокойно передаёт полученные снимки. Сферический тензор обеспечит отсутствие момента силы от приливного воздействия Луны, так что можно будет просто раскручивать аппарат или направлять на Землю вне зависимости от ориентации относительно Луны.

Re: Идеи по начинке

Добавлено: 24 окт 2015, 18:30
Ejj
С какой высоты планируется съемка, что необходимость коррекции орбиты при выходе в район съемки не учитывается?

Какие лазеры? Отчего предполагается запитывать эту "большую антенну"?

Re: Идеи по начинке

Добавлено: 24 окт 2015, 21:06
maxrez
Ejj писал(а):Какие лазеры? Отчего предполагается запитывать эту "большую антенну"?

Какие лазеры, это предстоит решить в дискуссии.
Что имеете ввиду под словом "запитывать"?

Re: Идеи по начинке

Добавлено: 24 окт 2015, 21:14
Ejj
maxrez писал(а):Какие лазеры, это предстоит решить в дискуссии.
Что имеете ввиду под словом "запитывать"?

Так предстоит решить или уже известно, что их нужно наводить?
Под словом "запитывать" я понимаю передатчик известной мощности и электрическое питание для этого передатчика.

Re: Идеи по начинке

Добавлено: 24 окт 2015, 21:35
maxrez
risele писал(а):Кроме того, в нем вполпинка реализуется импульсный режим модуляции доброности, что повышает пиковую интенсивность излучения на 5-7 порядков.


Но у таких лазеров слишком большое время релаксации?
На примере импульсного лазера от Laser components видно, что время импульса 150х10^-9 сек. а время отдыха 150х10^-6 сек. (duty factor 0,1%).
То есть за секунду получится около 6666 импульсов. Кроме того, в документации, конечно, пишут, что мощность лазера достигает пару сотен ватт. Но, 1 ватт это 1 джоуль за секунду. То есть количество выброшенных фотонов будет меньше, чем у постоянного лазера. Например, если постоянный лазер с мощностью 100 ватт и длинной волны 880х10^-9м за 1 секунду выбрасывает 4.4х10^20 фотонов.
То импульсный лазер с временем импульса 150х10^-9 сек. , временем релаксации 150х10^-6 сек. (duty factor 0,1%). и пиковой мощностью 100 ватт, выбросит в 1000 раз меньше фотонов.
То есть мы имеем не только слишком медленный лазер для переноса больших объёмов информации (6666 бит/сек.) но и на стороне детектора получаем меньше фотонов на еденицу информации.

Re: Идеи по начинке

Добавлено: 24 окт 2015, 21:40
maxrez
Ejj писал(а):Так предстоит решить или уже известно, что их нужно наводить?
Под словом "запитывать" я понимаю передатчик известной мощности и электрическое питание для этого передатчика.


Их нужно наводить. Почему, я постараюсь объяснить. Мне просто надо написать длинный пост с расчётами.

Насчёт передатчика понятно. Как уже говорилось в другой теме, это зависит от того какой объём информации и с какой скоростью нужно будет передать и сколько энергии смогут дать солнечные панели. А напряжение сделать можно любое. Думаю больше 12В нужно не будет.

Re: Идеи по начинке

Добавлено: 24 окт 2015, 22:18
maxrez
BarsMonster писал(а):Вероятно никакого зеркала не будет, спутник мелкий и поворачивается целиком. Но это конечно предмет для дискуссии.
Лазеры в космосе используются, вариантов много, и требования по расходимости позволяют взять с собой и 10 штук для резерва.
Определение направления на приемник - сложная задача, там есть несколько подходов, с разными бюджетами.


какую точность наведения могут дать маховики? Поскольку, если сам лазер не будет наводится с помощью зеркал, то этот параметер имеет критическое значение.

П.С. Можно узнать ваше имя? Можно в личку. Спасибо.