1 / 17

Laser mezi hvězdami

Laser mezi hvězdami. Lukáš Král. Síť SLR stanic. Laserové měření vzdáleností družic. Satellite Laser Ranging (SLR) Určování vzdáleností umělých družic Země pomocí laserového radaru (lidar) Cíl: získat přesné údaje o dráze družice a jejích změnách K čemu je to dobré:

rosalba-frank
Download Presentation

Laser mezi hvězdami

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Laser mezi hvězdami Lukáš Král

  2. Síť SLR stanic Laserové měření vzdáleností družic • Satellite Laser Ranging (SLR) • Určování vzdáleností umělých družic Země pomocí laserového radaru (lidar) • Cíl: získat přesné údaje o dráze družice a jejích změnách • K čemu je to dobré: • Geofyzika a geodézie – mapování gravitačního pole Země, měření pohybu kontinentů (desková tektonika) a změn tvaru Země • Zkoumání dynamiky pohybu družic • Kalibrace měření z přístrojů na družicích – výška hladiny oceánů aj. • Kontrola jiných metod (GPS) L. Král, Laser mezi hvězdami, Podzimní setkání APO, listopad 2005

  3. buzení zrc.1 akt. prostředí zrc.2 nelin. krystal Dar přítele Lasera • Laser* = kvantový generátor světla na principu stimulované emise  • Vynalezen 1960 (Maiman, rubín) • Aktivní prostředí, buzení, zrcadla • Možné výhody: • Svazek rovnoběžných paprsků • Vysoká intenzita, krátké impulzy • Koherence, úzká sp. čára Laser na stanici v rakouském Grazu * Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

  4. Laserové dálkoměry • Pulzní (jako radar) x modulační (geodeti) • Měříme dobu letu světelného záblesku k cíli a zpět -> vypočteme vzdálenost • Zpoždění v atmosféře -> nutná oprava 300 – 20 000 km L. Král, Laser mezi hvězdami, Podzimní setkání APO, listopad 2005

  5. GPS 35/36 LAGEOS 1/2 ERS-1/2, Envisat Koutové odražeče

  6. Apollo 14 Lunochod Apollo 15 Koutové odražeče na Měsíci

  7. Jak krátké záblesky světla potřebujeme? • Krátký laserový impuls = lepší přesnost měření • Laser v Grazu (špička pro SLR) ... 8 ps (~ 2,5 mm), 2000 pulzů za sekundu (d = 150 km)

  8. Je takový laser nebezpečný? • Průměrný výkon 1 watt, průměr svazku 10 cm => kůži to nespálí, ale nebezpečí pro oči -> pozor na letadla • Ultrakrátké impulzy -> vysoký špičkový výkon(50 MW!) – v ohnisku čočky by to dělalo jiskry

  9. Detektor jednotlivých fotonů • Zpět od družice se vrací většinou maximálně 1 foton-> potřebujeme velmi citlivý detektor, schopný navíc určit čas příchodu fotonu s pikosekundovou přesností • Speciální polovodičová dioda nebo spec. fotonásobič • V Grazu používán polovodič. detektor vyvinutý na ČVUT • Malá aktivní plocha (200 mm) => zorné pole jen cca 1’

  10. Dalekohled a montáž v Grazu • Vysílač 10 cm refr., přijímač 50 cm Cassegrain • Velmi přesná a rychlá montáž od fy Contraves (navádění <5”, pohyb až 20o/s) • Laser je o dvě patra níž, navedení přes coudé

  11. Ovládací pult

  12. L. Král, Laser mezi hvězdami, Podzimní setkání APO, listopad 2005

  13. Sledované družice LAGEOS • Nízké dráhy (< 1000 km nad zemí) • Topex/Poseidon, Jason – výzkum oceánů • ERS-2, Envisat – dálkový průzkum Země • Gravity Probe B – test obecné teorie relativity • Champ, Grace – mapování grav. pole Země • ICESat – polární led aj. • Vyšší dráhy • LAGEOS, Etalon – geodetické • GLONASS, GPS – navigační Etalon TopexPoseidon Envisat Gravity Probe GPS GLONASS

  14. Přesnost měření • Závisí především na délce pulzu, přesnosti časování (detektor + elektronika), konstrukci odražečů, intenzitě odraženého světla a správnosti modelu atmosféry • Graz: nejlepší dosažená relativní přesnost kolem 2 mm z každého výstřelu;průměrování dat -> submilimetrová přesnost při měření družic vzdálených 800 km!!!Absolutní přesnost je kolem 1 cm • Můj výzkum: vliv turbulence v atmosféře (seeing) na rozptyl těchto měření – ukázal se být malý L. Král, Laser mezi hvězdami, Podzimní setkání APO, listopad 2005

  15. Měření vzdálenosti a polohy současně • Nový projekt – měření vzdálenosti družice laserem a současně měření její polohy CCD kamerou (astrometrie)-> kompletní 3D poloha družice v každém měřeném okamžiku • Meade LX200 16“ + CCD SBIG ST-10XME L. Král, Laser mezi hvězdami, Podzimní setkání APO, listopad 2005

  16. Nové možnosti laserového měření vzdálenosti • Přesné měření vzdáleností kosmických sond k jiným planetám – transpondéry • Vzájemné měření vzdáleností mezi sondami -> test obecné relativity, detekce grav. vln (LISA, ASTROD) • Laserové výškoměry na družicích planet (BepiColombo) • Time Transfer by Laser Link (T2L2) – synchronizace hodin na různých místech Země s pikosekundovou přesností • Přenos dat pomocí paprsku L. Král, Laser mezi hvězdami, Podzimní setkání APO, listopad 2005

  17. A nakonec pár fotek...

More Related