Lasercomm Science uchun optik PAyload - Optical PAyload for Lasercomm Science

Boshqa maqsadlar uchun qarang Opallar (ajratish).
OPALS
OPALS lazer yordamida Earth.jpg-ga ma'lumot yuboriladi
OPALS-ning pastki yo'nalishini ko'rsatadigan rassomlar JPL / Caltech kredit krediti
OperatorReaktiv harakatlanish laboratoriyasi
Ishlab chiqaruvchiReaktiv harakatlanish laboratoriyasi
Asbob turiAloqa
FunktsiyaLazerli aloqa
Missiyaning davomiyligi90 kun
Operatsiyalar boshlandi2014 yil 18 aprel
Veb-saythttp://phaeton.jpl.nasa.gov
Xususiyatlari
Massa159 kilogramm[1]
Raqam ishga tushirildi1
Ma'lumotlar tezligi50 Mb / s
Uy egasi kosmik kemasi
Kosmik kemalarXalqaro kosmik stantsiya
Ishga tushirish sanasi2014 yil 18 aprel
RaketaFalcon 9 Dragon kapsulasi
Saytni ishga tushirishKanaveral burni
COSPAR identifikatori1998-067A
OrbitPast Yer orbitasi

Lasercomm Science uchun optik PAyload (OPALS) a kosmik kemaning aloqa vositasi da ishlab chiqilgan Reaktiv harakatlanish laboratoriyasi bu sinovdan o'tgan Xalqaro kosmik stantsiya (XKS) uchun texnologiyani namoyish etish uchun 2014 yil 18 apreldan 2014 yil 17 iyulgacha lazer aloqalari kosmik kemalar va yerdagi stantsiyalar o'rtasidagi tizimlar.[2]

OPALSning maqsadi an'anaviyni almashtirish bo'yicha tadqiqotlar o'tkazishdir radiochastota (RF) aloqalari hozirda kosmik kemalarda ishlatiladi.[3] Bu kosmik kemalarga ma'lumotlarning bog'lanish tezligini 10 dan 100 martagacha oshirishga imkon beradi.[4] Bundan tashqari, chastotali aloqadan kamroq xato bo'ladi.[3]

U ishga tushirildi Kanaveral burni 2014 yil 18 aprelda XKSga a Falcon 9 SpaceX CRS-3 Ajdaho kapsulasi ta'minot.[5]

Eksperimentda kosmosga mos komponentlardan ko'ra tijorat mahsulotlari ishlatilgan.[6]

Ilmiy maqsadlar

OPALS missiyasining maqsadi lazer aloqasi yordamida kosmosdan olingan qisqa videoning pastki yo'nalishini namoyish qilish edi. Bunda quyidagilar o'rganildi:

  • Turli xil atrof-muhit va ekspluatatsiya sharoitlari bilan er va kosmik o'rtasidagi optik aloqani saqlash[7]
  • Buzuq ma'lumotlarni qayta ishlash[7]
  • Optik aloqani o'rnatish uchun protsedura dizayni[7]
  • Signalni yuborish va qabul qilish uchun qanday uskunalar ishlatiladi[7]

Missiya arxitekturasi

Aloqa va buyruqlar Mission Operations System (MOS) orqali parvoz tizimiga yuborildi, bu OPALS jamoasi tomonidan ishlab chiqilgan jarayondir. Jamoa lazerli pastga yo'nalishni amalga oshirishni xohlaganda, bu quyidagicha bo'ldi[7]

  1. Ma'lumotlar joylashgan MOS reysidan boshlanadi missiyani boshqarish parvoz tizimi bilan aloqa rejalashtirilgan JPL-da
  2. Ma'lumot Huntsville Operations Support Center (HOSC) ga yuboriladi Marshall kosmik parvoz markazi qaerga u RF orqali yuboriladi Ma'lumotlarni va o'rni xizmatlarini kuzatish tizimi (TDRSS), bu aloqa sun'iy yo'ldosh massivi
  3. TDRSS ma'lumotni XKS va parvoz tizimiga yana RF orqali yuboradi
  4. Uchish tizimi tomonidan qabul qilingan lazer pastga tushirish liniyasini amalga oshiradi Optik aloqa teleskop laboratoriyasi (OCTL) OPALS yer tizimi joylashgan Kaliforniyaning Raytvud shahrida
  5. Axborot OPALS missiyasining asosiy tergovchisiga jamoaning tahlil qilishi uchun beriladi

Ushbu jarayon bir necha soniya ichida amalga oshiriladi.[8] Aloqa uchun lazer orqali uzatilmasa (masalan, tizimni tekshirish), arxitektura deyarli bir xil. 1-3 bosqichlarni bajargan holda, ulanish bir xil. OCTL-ga tushish o'rniga pastga yo'nalish, yuqoriga yo'nalish bilan bir xil yo'ldan o'tadi, faqat orqaga qarab.[7] Xuddi uplink kabi, barcha aloqa RF orqali amalga oshiriladi.

Garchi pastki yo'nalishlarning aksariyati OCTL orqali o'tgan bo'lsa-da, ba'zilari boshqa er usti stantsiyalari, shu jumladan Germaniya aerokosmik markazining (DLR) optik yer stantsiyasi Oberpfaffenhofen, Germaniya va Evropa kosmik agentligi yer stantsiyasi yilda Teide tog'i, Tenerife, Kanar orollari.[9][6]

Tizimlar

Uchish tizimi
OPALS parvoz tizimi JPL / Caltech kredit krediti

OPALS ikkita apparat tizimiga ega: parvozlar tizimi, ISS dan lazer bilan pastga yo'nalishlarni yuboradi va parvoz tizimiga qaerga yo'nalishni bilishga yordam beradi va uning pastki yo'nalishlarini oladi.

Parvozlar tizimi

Uchish tizimi (o'ngda tasvirlangan) uchta asosiy qismga ega, muhrlangan konteyner, optik gimbal qabul qilgich va Uchish mumkin bo'lgan biriktirish mexanizmi (FRAM).[10]

Muhrlangan konteynerda elektronika, avionika, aloqa lazeri va elektronni sovutish uchun havo bilan 1 atmosferaga bosim o'tkazadigan maxsus quvvat platasi.[7][10] Lazerda 2,550 vatt quvvatga ega bo'lgan 1,550 nanometrlik yorug'lik to'lqin uzunligi ishlatiladi[11][12] va diametri 2,2 santimetr bo'lgan teshikka ega.[9][6] Lazer tolalar orqali gimbal qabul qilgichga uzatildi, u erda u 1,5 bilan uzatildi millirad nurlar divergensiyasi.[12]

Qurilish bosqichida OPALS
Qurilish bosqichida OPALS JPL / Caltech kredit krediti

Optik gimbal qabul qiluvchi-uzatuvchi uplink kamerasini va lazerli kollimatorni 2 o'qli gimbalda ushlab turadi.[10] Lazer xavfsizligi nuqtai nazaridan gimbal ISSda hech narsaga porlamasligi mumkin.[7] Bunga yo'l qo'ymaslik uchun gimbal mexanik to'xtash joylari va bilan yaratilgan elektromexanik chegara kalitlari shuning uchun uning qarash doirasi (u ko'rsatishi mumkin bo'lgan maydon) balandlikda 36 ° kenglikda va 106 ° da cheklangan azimut, bu erda azimutal o'qi odatda ISS harakat yo'nalishi bo'yicha.[7] Hisoblash geometriyasi gimbal sohasi tufayli parvozlar tizimi faqat XKS yer osti stantsiyasidan shimolda bo'lganida pastga tushishni amalga oshirishi mumkin.

O'tish paytida ko'rish geometriyasi tez o'zgarib turishi sababli, gimbalni o'tish davomida ko'rsatishi kerak bo'lgan yo'nalishni oldindan hisoblash kerak.[13] Gimbalni yo'naltirish ro'yxati ISS asosida hisoblab chiqilgan GPS holat vektori va munosabat kvaternioni.[13] Ushbu ro'yxatning aniqligi zarurligi, ISS yo'nalishini bashorat qilishda xatolik tufayli va gimbalda hech qanday kodlovchi yo'qligi sababli juda muhim edi, shuning uchun barcha gimbal harakatlarni bajarish kerak edi o'lik hisoblash.[13] Uchish tizimi mayoqni er usti tizimidan aniqlagach, gimbal bilan mayoqni kuzatib boradi.[13]

FRAM - OPALS va ISS o'rtasidagi interfeys.[10] U OPALS jamoasi tomonidan ishlab chiqilmagan, ammo Jonson kosmik markazidagi XKS jamoasi tomonidan ishlab chiqilgan mavjud qism edi.[14]

Er tizimi

Yer tizimi - bu parvoz tizimining lazer bilan pastga tushish signallarini qabul qiladigan narsa.[7] Ko'pincha, Raytvuddagi (Kaliforniya) optik aloqa teleskoplari laboratoriyasi (OCTL) yerosti stantsiyasi sifatida ishlatilgan, ammo boshqa xalqaro stantsiyalar ham ishlatilgan. Rasadxonada 1 metrli oynaga ega bo'lib, u orqali barcha lazer bilan pastga tushirishlar amalga oshiriladi.[13] Teleskop Quyi Yer orbitasida joylashgan ob'ektlarni kuzatish imkoniyatiga ega.[13] Yer usti tizimining vazifasi parvoz tizimiga lazerni qaerga yo'naltirishni ko'rsatish va keyin shu signalni qabul qilishdan iborat. 976 nanometrli lazer bilan XKSni yoritib, lazer qaerga yo'nalishi kerakligini ko'rsatadi.[7] Signal old tomonidagi 3 nanometrli o'tkazgich 1550 nanometrlik spektral filtr orqali qabul qilinadi indiy galliy arsenidi sotib olish kamerasi va qor ko'chkisi fotodiodi detektor, bu qabul qiluvchini quyosh nuri ta'sirida ushlab turishdan saqlaydi teskari Kunduzi Yer atmosferasida.[13]

Natijalar

OPALS 26 ta pastga tushishga urinib ko'rdi, ulardan 18 tasi muvaffaqiyatli bo'ldi. Muvaffaqiyatlarning yarmi tunda, yarmi kunduzi urinib ko'rildi.[13] Quyida bir nechta pastga bog'lanish urinishlari ro'yxati keltirilgan.[13]

SanaVaqtYer stantsiyasiKunning vaqtiMuvaffaqiyatsizlik / muvaffaqiyat
2014 yil 27 iyun19:05 UTCOCTLKunduziMayoqni aniqlash chegarasi juda yuqori bo'lganligi sababli ishlamay qoldi
2014 yil 9-iyul14:09 UTCOCTLKunduziMayoqni aniqlash chegarasi juda pastligi sababli xatolik yuz berdi
2014 yil 19-avgustDLRBulutli sharoit va mayoqni aniqlashning past chegarasi tufayli xato
2014 yil 1-iyul18:26 UTCOCTLKunduziSoxta mayoq buzilishi sababli xato
23 iyun 2014 yil03:59 UTCOCTLKunduziZaif signal signali tufayli ishlamay qoldi
2014 yil 21-iyulOCTLZaif signal signali tufayli ishlamay qoldi
23 iyun 2014 yilOCTLZaif signal signali tufayli ishlamay qoldi
9 sentyabr 2014 yilESAKunduziYorug'lik muammolari tufayli xato
14 oktyabr 2014 yilDLRTezlashtirish cheklovlari sababli muvaffaqiyatsizlik
2014 yil 5-iyun[3]OCTLKechaMuvaffaqiyat

Ko'plab pastki havolalar muvaffaqiyatsiz deb hisoblanganiga qaramay, ba'zi bir xatoliklar butun ma'lumotlar paketini yuborishga muvaffaq bo'ldi, chunki pastki aloqa ma'lumotlari bir necha marta takrorlangan bir xil ma'lumotlar to'plamidan iborat edi.

Umuman olganda, pastga tushish tunda emas, balki kunduzi ko'proq muvaffaqiyatga erishdi. Bulutli ob-havo sharoitida pastga tushish havolalari ham zarar ko'rdi, ammo ba'zi hollarda u signalni qayta qabul qila oldi. DLR singari yuqori kenglikdagi er stantsiyalariga yo'nalish bilan bog'liq ba'zi qiyinchiliklar mavjud edi.

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ Selinger, Mark (2014 yil sentyabr). "Laser Comms-ni namoyish etish" (PDF). Jurnal. Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2015 yil 12-avgustda. Olingan 8 noyabr 2014.
  2. ^ "NASA - Lasercomm Science uchun optik PAyload". www.nasa.gov. Olingan 11 iyul 2020.
  3. ^ a b v "OPALS: Yorug'lik nurlari ma'lumotlar tezligini oshirishga imkon beradi". www.jpl.nasa.gov. 2014 yil 9-dekabr. Olingan 2015-10-21.
  4. ^ "NASA-ning OPALSlari kosmosdan lazer orqali ma'lumotlarni uzatish uchun". www.jpl.nasa.gov. 2013 yil 11-iyul. Olingan 2020-07-11.
  5. ^ SpaceX. "Manifestni ishga tushirish". SpaceX. Olingan 2015-10-19.
  6. ^ a b v Oaida; va boshq. "mavhum Lasercomm Science (OPALS) tizimi uchun Optik yukni optik bog'lashni loyihalash va sinovdan o'tkazish".
  7. ^ a b v d e f g h men j k Abrahamson, Metyu J.; Sindiy, Oleg V.; Oaida, Bogdan V.; Fregoso, Santos; Bowles-Martines, Jessica N.; Kokorovski, Maykl; Uilkerson, Markus V.; Reaktiv harakatlanish laboratoriyasi / Kaliforniya texnologiya instituti; Konyha, Aleksandr L.; Embri-Riddle aviatsiya universiteti (2014 yil 9-may). XKSda optik aloqa namoyishi uchun OPALS Mission System Operations Architecture. Amerika Aviatsiya va astronavtika instituti. doi:10.2514/6.2014-1627. ISBN  978-1-62410-221-9.
  8. ^ "DesktopTV - 082615_MSFC_CutIn_Opals". av.ndc.nasa.gov. Arxivlandi asl nusxasi 2016-03-07 da. Olingan 2015-11-09.
  9. ^ a b Oaida, Bogdan V.; Vu, Uilyam; Erkmen, Baris I.; Bisvas, Abxijit; Endryus, Kennet S.; Kokorovski, Maykl; Uilkerson, Markus (2014-01-01). "Lasercomm Science (OPALS) tizimi uchun Optik yukni optik bog'lashni loyihalash va sinovdan o'tkazish". Erkin kosmik lazer aloqasi va atmosferani ko'paytirish XXVI. 8971. 89710U – 89710U – 15 betlar. doi:10.1117/12.2045351.[o'lik havola ]
  10. ^ a b v d "Kosmik, Yulduzlar, Mars, Yer, sayyoralar va boshqa narsalar - NASA reaktiv harakatlanish laboratoriyasi". phaeton.jpl.nasa.gov. Arxivlandi asl nusxasi 2015-10-15 kunlari. Olingan 2015-10-21.
  11. ^ "NASA" Salom, dunyo! " Lazer yordamida kosmosdan video ". www.jpl.nasa.gov. 6 iyun 2014 yil. Olingan 2015-10-21.
  12. ^ a b Rayt, M. V.; Reaktiv harakatlanish laboratoriyasi / Kaliforniya texnologiya instituti; Tang, R. R .; NuphotonTechnologies, Inc (2014-10-10). "Fiber tolali lazer transmitterlarining malakaviy sinovi va tijorat lazer tizimini orbitada tasdiqlash" (PDF). Kosmik optika bo'yicha xalqaro konferentsiya. Olingan 8 noyabr 2015.
  13. ^ a b v d e f g h men Abrahamson, Metyu J.; Oaida, Bogdan V.; Sindiy, Oleg; Bisvas, Abxijit (2015-01-01). "Xalqaro kosmik stantsiyasida OPALS foydali yukini operatsion ikki tomonlama lazer sotib olishga erishish". Erkin kosmik lazer aloqasi va atmosferani ko'paytirish XXVII. 9354. 935408–935408-21 betlar. doi:10.1117/12.2182473.
  14. ^ EVA tekshiruv ro'yxati, STS-121. Jonson kosmik markazi. 2006. 20-22 betlar.

Tashqi havolalar