معهد شيان للميكانيكا البصرية (XIOE) يحقق تقدمًا في التقاط اتصالات الليزر الفضائية وأبحاث بناء السلسلة

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 ونتائج الأبحاث ذات الصلة. تم نشرها في نوفمبر 2023 تحت عنوان العرض التوضيحي للاتصالات الضوئية 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 الأوائل المشاركون في الورقة هم Xuan Wang وJunfeng Han، مساعدي الأبحاث الخاصين في مختبر تتبع البصريات، والمؤلف المقابل هو Zhiyuan Chang.

الشكل 1: رسم تخطيطي لنفس تجربة الاتصال بالليزر بين النجوم في المدار
تعد شبكة ارتباط الليزر الفضائية الشرط الأساسي لتحقيق الاتصال بالليزر الفضائي، وكيفية التقاط الرابط وبناءه بسرعة وثبات في وقت قصير هو مفتاح نجاح الشبكات، وبالتالي فإن تحقيق التقاط شعاع سريع وواسع النطاق و أصبح تتبع الشعاع ذو النطاق الترددي العالي المستقر وعالي الدقة هو النقطة الساخنة للتكنولوجيا الأساسية. بشكل عام، عادةً ما تحتاج محطة اتصالات الليزر إلى قضاء الكثير من الوقت لإكمال أعمال معايرة المحورية في المدار في المرحلة المبكرة من دخول المدار. سيؤدي خطأ تحديد الموقف لمنصة القمر الصناعي، وخطأ المدار، والتشوه الهيكلي الناجم عن التغيرات البيئية وأسباب أخرى إلى مجال كبير من عدم اليقين (FOU)، مما يزيد من صعوبة الالتقاط، وعشرات الأقواس الدقيقة لزاوية انحراف الحزمة يجعل الالتقاط ثنائي الاتجاه في المدار أمرًا صعبًا للغاية.
من أجل إكمال التقاط رابط الاتصال بالليزر في المدار بشكل أسرع، يقترح فريق البحث طريقة تحسين سريعة في المدار باستخدام معلمات مصفوفة التثبيت الخاصة بمستشعر النجوم الطرفي للاتصالات الليزرية. 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 التقاط المسح لمحطة 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 في مختبر التتبع الإلكتروني البصري، ويدعمه برنامج نشر المفاتيح التابع للأكاديمية الصينية للعلوم والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين.