Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Lukáš Král Laser mezi hvězdami. L. Král, Laser mezi hvězdami, Podzimní setkání APO, listopad 2005 Laserové měření vzdáleností družic n Satellite Laser.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Lukáš Král Laser mezi hvězdami. L. Král, Laser mezi hvězdami, Podzimní setkání APO, listopad 2005 Laserové měření vzdáleností družic n Satellite Laser."— Transkript prezentace:

1 Lukáš Král Laser mezi hvězdami

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

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

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

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

6 Apollo 14 Koutové odražeče na Měsíci Lunochod Apollo 15

7 Jak krátké záblesky světla potřebujeme? n Krátký laserový impuls = lepší přesnost měření n Laser v Grazu (špička pro SLR)... 8 ps (~ 2,5 mm), 2000 pulzů za sekundu (d = 150 km) ČasSvětlo urazí... 1 s km 1 ms (milisekunda)300 km 1  s (mikrosekunda) 300 m 1ns (nanosekunda)30 cm 1 ps (pikosekunda)0,3 mm 1 fs (femtosekunda)300 nm

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

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

10 Dalekohled a montáž v Grazu n Vysílač 10 cm refr., přijímač 50 cm Cassegrain n Velmi přesná a rychlá montáž od fy Contraves (navádění <5”, pohyb až 20 o /s) n 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 n Nízké dráhy (< 1000 km nad zemí) u Topex/Poseidon, Jason – výzkum oceánů u ERS-2, Envisat – dálkový průzkum Země u Gravity Probe B – test obecné teorie relativity u Champ, Grace – mapování grav. pole Země u ICESat – polární led aj. n Vyšší dráhy u LAGEOS, Etalon – geodetické u GLONASS, GPS – navigační LAGEOS Etalon TopexPoseidonEnvisatGravity ProbeGPSGLONASS

14 L. Král, Laser mezi hvězdami, Podzimní setkání APO, listopad 2005 Přesnost měření n Závisí především na délce pulzu, přesnosti časování (detektor + elektronika), konstrukci odražečů, intenzitě odraženého světla a správnosti modelu atmosféry n 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 n Můj výzkum: vliv turbulence v atmosféře (seeing) na rozptyl těchto měření – ukázal se být malý

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

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

17 A nakonec pár fotek...


Stáhnout ppt "Lukáš Král Laser mezi hvězdami. L. Král, Laser mezi hvězdami, Podzimní setkání APO, listopad 2005 Laserové měření vzdáleností družic n Satellite Laser."

Podobné prezentace


Reklamy Google