Las comunicaciones por láser se consideran muy prometedoras para las sondas interplanetarias debido a las tasas de datos potencialmente mucho más altas.
Descubrí que la comunicación láser a grandes distancias (más de 3 au ~ 450 millones de kilómetros) enfrenta grandes problemas. Aquí https://www.lpi.usra.edu/icegiants/mission_study/Full-Report.pdf - capítulo 5.2.Retorno de datos mejorado con comunicaciones ópticas (página 156). Cotizar:
El principal problema de operar más allá de 3AU es la dificultad de dirigir el rayo láser muy estrecho que transporta datos ópticos de enlace descendente a la estación de seguimiento en la Tierra. Para distancias de hasta 3AU, esto depende de una señal de baliza emitida desde la Tierra con un potente láser . Sin embargo, por cada duplicación de la distancia a la nave espacial se necesita cuatro veces más potencia de baliza. Esto presenta un peligro ambiental y, en algún momento, la energía absorbida en la atmósfera distorsiona la forma de onda, por lo que ya no es práctica. Los métodos alternativos incluyen rastrear la Tierra en el infrarrojo o hacer referencia a estrellas cercanas con rastreadores de estrellas. La investigación sobre estos enfoques alternativos es muy deseable.
La negrita es mía.
Pregunta:
¿No se puede alcanzar la precisión de puntería de una nave espacial sin una baliza láser desde la Tierra?
Creo que la posición y la velocidad de una nave espacial se pueden conocer con suficiente precisión a partir de la comunicación por radio. Por lo tanto, la dirección a la estación del receptor óptico en la Tierra (en el momento de la llegada de la señal láser) también se puede calcular con precisión. ¿Estoy en lo correcto aquí o no?
¿O problema con la precisión técnica para apuntar nuestra nave espacial? ¿Qué precisión de puntería se puede lograr? Para el telescopio espacial Hubble encontré (< 2 - 5 mas) http://www.stsci.edu/hst/HST_overview/documents/multidrizzle/ch42.html Supongo que es mucho menor que el ancho del rayo láser.
No se puede encontrar el ancho del haz para misiones ya voladas o planificadas. La sonda lunar LADEE tenía una carga experimental de comunicación láser LCDC. https://en.wikipedia.org/wiki/LADEE#Lunar_Laser_Communication_Demonstration
La misión Psyche llevará una carga de comunicaciones ópticas en el espacio profundo (DSOC). https://www.nasa.gov/psyche https://www.lpi.usra.edu/opag/july2014/posters/9-DSOC_OPAG_Poster.pdf
Utilizará baliza láser desde la Tierra, pero las distancias de comunicación son inferiores a 3 au
Comience con los números: esta respuesta a otra pregunta habla de un pequeño sistema láser NEO con aproximadamente divergencia. Desde 450 Mkm, eso es aproximadamente un punto de 1300 km en la Tierra desde solo un telescopio transmisor de 125 mm. Uno de 1 m lo reduciría a un punto de 150 km: no puedes simplemente señalar a la Tierra como un todo y estar bien.
Entonces, ¿cómo hacerlo mejor? Lo más fácil es obtener un punto brillante en el objetivo para fijarlo. (Vea esa respuesta anterior para un método de usar eso, aunque esta situación es un poco más complicada debido al tiempo de tránsito) Entonces, ¿por qué no enviar un láser a la nave espacial para hacer ese punto?
Es porque un pequeño telescopio espacial puede enviar un haz estrecho a través del vacío, pero un telescopio terrestre primero tiene que enviar su haz a través del aire. El aire es complicado tanto en el espacio como en el tiempo. Eso hace que las estrellas brillen a pesar de que el rayo solo va un par de kilómetros para llegar a ti después de atravesar el aire: después de unos cientos de millones de kilómetros de viaje, realmente no tiene sentido intentar enviar un rayo diminuto a un objetivo. Tienes que enviar un haz amplio. Y para hacer eso, sin dejar de ser útil, necesitas mucha más potencia.
Puede construir un sistema óptico para que el satélite rastree la Tierra, pero eso necesita más investigación, es decir, será difícil. Está tratando de obtener una imagen precisa de algo con partes realmente brillantes y tenues. Puede usar un telescopio grande, pero eso requiere tener otro telescopio grande o compartir el que ya tiene. Nada que se considere imposible, solo muchos detalles por los que sudar y trabajo duro por hacer.
usuario20636