معهد شيان للميكانيكا البصرية والأكاديمية الصينية للعلوم يحققان تقدمًا في التقاط اتصالات الليزر الفضائية وأبحاث بناء السلاسل

في الآونة الأخيرة، حقق المختبر الرئيسي لتكنولوجيا قياس الدقة الفضائية (KLSPMT) التابع للأكاديمية الصينية للعلوم (CAS) تقدمًا جديدًا في الحصول على اتصالات الليزر الفضائية وبناء السلسلة وأكمل بنجاح التحقق من الصحة في المدار، وتم نشر نتائج الأبحاث ذات الصلة في نوفمبر 2023 تحت عنوان "عرض الاتصالات البصرية الفضائية في المدار مع وقت اكتساب يبلغ 22 ثانية". نُشرت نتائج البحث في نوفمبر 2023 في مجلة Optics Letters، وهي مجلة تابعة للجمعية البصرية الأمريكية، تحت عنوان عرض الاتصالات البصرية الفضائية في المدار مع وقت اكتساب يبلغ 22 ثانية. المؤلفون المشاركون الأوائل في هذه الورقة هم Xuan Wang وJunfeng Han، مساعدي الأبحاث الخاصين في مختبر التتبع الإلكتروني البصري، والمؤلف المقابل هو Zhiyuan Chang.
تعد شبكة ارتباط الليزر الفضائية الشرط الأساسي لتحقيق الاتصال بالليزر الفضائي، وكيفية التقاط الرابط وبناء الارتباط بسرعة وثبات في وقت قصير هو مفتاح نجاح الشبكات، وبالتالي فإن تحقيق التقاط شعاع سريع وواسع النطاق ومستقر أصبح تتبع الشعاع ذو النطاق الترددي العالي والدقة العالية هو النقطة الساخنة للتكنولوجيا الأساسية. بشكل عام، تحتاج محطة اتصالات الليزر عادةً إلى قضاء الكثير من الوقت لإكمال أعمال معايرة المحورية في المدار في المرحلة المبكرة من دخول المدار. سيؤدي خطأ تحديد الموقف لمنصة القمر الصناعي، والخطأ المداري، والتشوه الهيكلي الناجم عن التغيرات البيئية وأسباب أخرى إلى مجال كبير من عدم اليقين (FOU)، إلى جانب العشرات من الأقواس الدقيقة لزاوية انحراف الشعاع، كل هذه العوامل ستجعل أصبح التقاط الليزر في المدار أمرًا صعبًا للغاية.

الشكل 1: رسم تخطيطي لاختبار الاتصال بالليزر بين الكواكب في نفس المدار
من أجل إكمال التقاط رابط الاتصال بالليزر داخل المدار بشكل أسرع، يقترح فريق البحث طريقة تحسين سريعة في المدار باستخدام معلمات مصفوفة التثبيت الخاصة بمستشعر النجوم الطرفي للاتصال بالليزر. يمكن لهذه الطريقة أن تقلل بشكل فعال خطأ موضع تثبيت المحور البصري وآلية ضبط الدقة لمحطة اتصالات الليزر بسبب تحرير الضغط للقمر الصناعي في المدار. من خلال تصحيح معلمات مصفوفة التثبيت بمهارة، يمكن تحسين دقة الإشارة الأولية لمحطة اتصالات الليزر بشكل كبير ويمكن تقليل نطاق مجال عدم اليقين، وذلك لتحسين احتمالية الالتقاط لمسح محطة اتصالات الليزر في المدار وتقليل الالتقاط وقت.

الشكل 2: النتائج التجريبية للالتقاط في المدار وبناء السلسلة
يعتمد هذا العمل البحثي على الكثير من التراكم النظري والأبحاث التجريبية في المدار التي أجراها فريق البحث التابع لمختبر التتبع الإلكتروني البصري، والذي يدعمه برنامج نشر المفاتيح التابع للأكاديمية الصينية للعلوم (CAS) والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية. الصينية (NSFC).