Εφαρμογές Επικοινωνιών Laser Σε Δορυφορικά Δίκτυα Και Στρατοσφαιρικές Πλατφόρμες

Abstract

Τα τελευταία χρόνια παρατηρείτε σπουδαία πρόοδος στις ασύρματες οπτικές τηλεπικοινωνίες, χρησιμοποιώντας ακτίνες laser. Ένας από τους τελευταίους στόχους της έρευνας σε αυτόν τον τομέα είναι η επίτευξη οπτικής σύνδεσης αεροσκάφους, είτε με κάποιο άλλο αεροσκάφος, είτε ανάμεσα σε ένα αεροσκάφος και ένα δορυφόρο, είτε ανάμεσα σε ένα αεροσκάφος και μία βάση ελέγχου που βρίσκεται στη γη.Μέσω της οπτικής σύνδεσης, εκμεταλλευόμαστε όλα τα πλεονεκτήματα των laser. Οι ταχύτητες διάδοσης είναι πολύ υψηλές, ενώ μπορεί να διαδίδεται σε πολύ μεγάλες αποστάσεις. Ο ρυθμός διάδοσης είναι πολύ υψηλός, ενώ οι συνδέσεις είναι πολύ αξιόπιστες. Αυτό σημαίνει πως τέτοιες συνδέσεις είναι ασφαλής, ώστε να χρησιμοποιηθούν για μετάδοση απόρρητων πληροφοριών.Σε αυτή τη διπλωματική εργασία θα μελετήσουμε την παραμόρφωση της κυματομορφής μιας ακτίνας laser η οποία διαδίδεται από ή προς το αεροσκάφος. Αυτό θα το επιτύχουμε ορίζοντας τη μέθοδο που θα μπορέσουμε να υπολογίσουμε αυτήν την παραμόρφωση. Η τελευταία δημιουργείται από την αλλαγή της ροής του αέρα γύρω από το ιπτάμενο αντικείμενο.Αυτή τη στιγμή βρισκόμαστε στο αρχικό στάδιο της έρευνας. Θα αρχίσουμε από την απλούστερη περίπτωση ιπτάμενου αντικειμένου, το οποίο είναι η σφαίρα. Θεωρούμε μια ομόκεντρη κυκλική κεραία η οποία διαδίδει έναν επίπεδο κυκλικό παλμό. Γνωρίζοντας την ροή του αέρα γύρω από το αντικείμενο θα μπορέσουμε να ορίσουμε την παραμόρφωση του παλμού. Για να το καταφέρουμε θα πρέπει να υπολογίσουμε τις χαρακτηριστικές ιδιότητες του αέρα (πυκνότητα, πίεση κ.α.), η διακύμανση των οποίων επιφέρει τις αλλαγές στην κυματομορφή.Τα αποτελέσματα αναφέρονται σε κάθε περίπτωση σφαίρας. Αυτό σημαίνει πως θα ερευνήσουμε τα αποτελέσματα ως προς το μέγεθος της διαμέτρου της σφαίρας αλλά και ως προς την ταχύτητά της. Θα μελετήσουμε την παραμόρφωση ως προς την γωνία διάδοσης της ακτίνας. Φυσικά λόγω της συμμετρίας της σφαίρας δεν θα λάβουμε υπόψιν την γωνία πρόσπτωσης του αντικειμένου ως προς τον άξονα της κίνησης. Θα μελετήσουμε την επίδραση του υψόμετρου, άρα της ατμόσφαιρας, στις ιδιότητες του αέρα και τελικά στον παλμό. Τέλος θα συγκρίνουμε τα αποτελέσματά μας με αυτά ιπταμένων αντικειμένων με διαφορετικό σχημάτων (π.χ. airfoils).Σε αυτή τη διπλωματική επιτυγχάνουμε να καταλάβουμε την επίπτωση της ροής του αέρα γύρω από ένα ιπτάμενο αντικείμενο, σε μια διαδιδόμενη ακτίνα laser. Έτσι θα καταφέρουμε να δημιουργήσουμε κατάλληλες κεραίες για να επιτύχουμε την προσδοκώμενη επικοινωνία.