Επικοινωνία Νανο-δορυφόρων Με Laser

Abstract

Σκοπός της εργασίαςΣκοπός της εργασίας αυτής είναι η σχεδίαση ενός συστήματος επικοινωνίας δύο νάνο-δορυφόρων με Laser (Laser Inter-Satellite Link). Στο κεφάλαιο αυτό αναφέρονται οι σημαντικότερες παράμετροι του συστήματος. Πρώτα απ όλα πρέπει να πούμε ότι το σύστημα αυτό κατασκευάζεται με σκοπό την επικοινωνία δύο νάνο-δορυφόρων με την ονομασία MUSTANG (Multi University Space Technology & Advanced Nanosatellite Group) για την κατασκευή των οποίων συνεργάζονται το Ε.Μ.Π. και το πανεπιστήμιο του Southampton. Οι δορυφόροι αυτοί θα βρίσκονται σε LEO τροχιά (Σχήμα 1.1) έτσι ώστε να παρέχουν μια επικοινωνία μη πραγματικού χρόνου (Store and Forward non real time communication). Όλες οι μεγάλες εταιρίες και οργανισμοί όπως η ESA, η NASA και πολλές άλλες, έχουν ήδη αρχίσει να εξερευνούν, τα τελευταία 10 χρόνια, αυτόν τον νέο τομέα επικοινωνίας. Το μεγαλύτερο σύστημα το οποίο έχει κατασκευαστεί είναι το Iridium, με 66 δορυφόρους σε αστερισμό, επικοινωνώντας μεταξύ τους χρησιμοποιώντας Laser ISL's (Laser Inter-Satellite Link). Επίσης η ESA (European Space Agency), με την εκτόξευση του SPOT-IV, άρχισε να εξερευνεί αυτόν τον νέο τομέα της επικοινωνίας με Laser (Laser Communication).Σχήμα 1.1: Η τροχιά που θα ακολουθούν οι δύο νάνο-δορυφόροιΗ εργασία αυτή θα χωριστεί σε δύο μέρει, το θεωρητικό και το πρακτικό. Δηλαδή στην αρχή θα εξεταστούν όλες οι παράμετροι που αφορούν την επικοινωνία με Laser (Laser Inter-Satellite Link) έτσι ώστε με την γνώση που θα αποκτήσουμε να μπορεί να κατασκευαστεί ένα τέτοιο σύστημα στο εργαστήριο. Ο ρυθμός μετάδοσης5που έχει επιλεγεί είναι 1Mbps, αρκετά μεγάλος αφού η επικοινωνία γίνεται με Laser και η ισχύς που θα καταναλωθεί θα είναι μικρή.Στο πρώτο μέρος θα γίνει μια θεωρητική ανάλυση του συστήματος. Θα γίνει μια λεπτομερείς συζήτηση όσον αφορά τις παραμέτρους της ανίχνευσης, στόχευσης και ευθυγράμμισης των δορυφόρων (Acquisition, Pointing and Tracking) αλλά και του κεντρικού σημείου της ανάλυσης που είναι η επικοινωνία των δορυφόρων (ISL). Επίσης οι σχέσεις που θα χρησιμοποιηθούν θα δώσουν χρήσιμες πληροφορίες και θα βοηθήσουν στην καλύτερη κατανόηση του θέματος.Το δεύτερο μέρος ασχολείται με την σχεδίαση του πομπού και του δέκτη έτσι ώστε να είναι δυνατόν η επικοινωνία μεταξύ τους σύμφωνα με της προδιαγραφές που μας δίνονται ή που επιλέξαμε. Τα βασικότερα σημεία του πρακτικού μέρους της εργασίας αυτής είναι η επιλογή των στοιχείων που θα χρειαστούν για την κατασκευή του πομπού και του δέκτη. Όσον αφορά τον πομπό, η επιλογή του Laser και του κυκλώματος οδήγησης πρέπει να είναι κατάλληλη έτσι ώστε να έχουμε την καλύτερη απόδοση. Το δεύτερο βήμα είναι η σχεδίαση του δέκτη που είναι το πιο σημαντικό τμήμα του συστήματος γιατί παρουσιάζει και τα περισσότερα προβλήματα. Τα προβλήματα αυτά έχουν να κάνουν με τα κυκλώματα που πρέπει να χρησιμοποιηθούν, το θόρυβο που εισάγουν στο σύστημα και τη σειρά με την οποία πρέπει να τοποθετηθούν έτσι ώστε να έχουμε την καλύτερη απόδοση του συστήματος. Το τελευταίο βήμα είναι να προσπαθήσουμε να εξηγήσουμε τα προβλήματα τα οποία θα παρουσιαστούν και αν είναι δυνατόν να βρούμε λύσεις κατάλληλες για την ομαλή λειτουργία του συστήματος.Στο τέλος θα αναφερθούν μερικά συμπεράσματα που θα έχουν να κάνουν με το θεωρητικό και το πρακτικό μέρος, τις διαφορές που θα παρατηρηθούν και την εξήγησή τους.Πρόθεσή μας είναι, η εργασία αυτή να δώσει μερικές πληροφορίες για την επικοινωνία δορυφόρων με Laser (Laser Inter-Satellite Link) και να φανερώσει τα σημαντικότερα προβλήματα που αντιμετωπίζουν οι δορυφόροι στο διάστημα όταν χρησιμοποιούν συστήματα οπτικής επικοινωνίας (Optical Communication System).