Xi'an Institute of Optical Mechanics(XIOE), 우주 레이저 통신 캡처 및 체인 구축 연구에서 진전을 이루다

최근 중국과학원(CAS) 우주정밀측정기술핵심연구소(KLSPMT)가 우주 레이저 통신 획득 및 체인 구축 분야에서 새로운 진전을 이뤄 궤도 내 검증 및 관련 연구 결과를 성공적으로 완료했다. 22s Acquisition Time을 사용한 On-orbit Space Optical Communication Demonstration이라는 제목으로 2023년 11월에 출판되었습니다. 이번 연구 결과는 미국 광학학회지인 Optics Letters에 2023년 11월 'On-orbit Space Optical Communication Demonstration with 22s Acquisition Time'이라는 제목으로 게재됐다. 이 논문의 공동 제1저자는 광학 추적 연구소의 특별 연구 보조원인 Xuan Wang과 Junfeng Han이며 교신 저자는 Zhiyuan Chang입니다.

그림 1. 동일 궤도 성간 레이저 통신 실험의 모식도
우주레이저 링크 네트워킹은 우주레이저 통신을 구현하기 위한 기본조건이며, 어떻게 단시간에 빠르고 안정적으로 링크를 포착하고 구축하느냐가 네트워킹 성공의 관건이므로 빠르고 넓은 범위의 빔 포착과 구현이 중요하다. 안정적인 고대역폭, 고정밀 빔 추적이 핵심 기술 핫스팟이 되었습니다. 일반적으로 레이저 통신 단말기는 궤도 진입 초기 단계에서 동축 궤도 내 교정 작업을 완료하는 데 많은 시간을 소비해야 하는 경우가 많다. 위성 플랫폼의 자세 결정 오류, 궤도 오류, 환경 변화 및 기타 이유로 인한 구조적 변형으로 인해 FOU(불확실성 장)가 커져서 캡처 난이도가 높아지고 빔 발산 각도가 수십 마이크로 아크가 됩니다. 궤도에서 양방향 캡처를 매우 까다롭게 만듭니다.
연구팀은 궤도 내 레이저 통신 링크 캡처를 더 빠르게 완료하기 위해 레이저 통신 단말기 별 감광기의 설치 행렬 매개변수를 이용하여 궤도 내에서 빠른 최적화 방법을 제안합니다. 이 방법은 위성이 궤도에 진입하는 응력 방출로 인한 레이저 통신 단말기의 광축 설치 위치와 정밀 조정 메커니즘의 오차를 효과적으로 줄일 수 있다. 설치 매트릭스 매개변수를 능숙하게 수정함으로써 레이저 통신 단말기의 초기 포인팅 정확도를 크게 향상시킬 수 있으며 불확실성 필드의 범위를 줄여 궤도에 있는 레이저 통신 단말기의 스캐닝 캡처 확률을 향상시키고 캡처를 줄일 수 있습니다. 시간.

그림 2. 궤도상 포획 및 체인 구성의 실험 결과
이번 연구 작업은 광전자 추적 연구소 연구팀의 수많은 이론적 축적과 궤도상 실험 연구를 기반으로 하며, 중국과학원과 중국 국립자연과학재단의 핵심 배치 프로그램의 지원을 받고 있다.