Проектирование и анализ массива микро-лазерных угловых отражателей миссии Чанъэ-6

Zhou Tianhao ,  

Wang Yexin ,  

Dell'Agnello Simone ,  

Di Kaichang ,  

Chen Shaohua ,  

Salvatori Lorenzo ,  

Guo Guangyan ,  

Tibuzzi Mattia ,  

Chen Qianglong ,  

Rodriquez Raffaele ,  

Campagnola Roberto ,  

Lauretani Rudi ,  

Zhou Yasong ,  

Villalba Blanca ,  

Chen Tianhao ,  

摘要

Массив микро-лазерных угловых отражателей INRRI (INstrument for landing-Roving laser Retroreflector Investigations) является одной из международных нагрузок на борту миссии Чанъэ-6. Он обеспечивает высокоточные измерения расстояния за счет приема лазерного излучения, исходящего от лазерного оборудования на орбитальном аппарате вокруг Луны, используя свойство параллельного отражения лазерного луча от отражающей поверхности. После многократных наблюдений и вычислений он стал первой абсолютной контрольной точкой на обратной стороне Луны, обеспечивая фундамент для лунной геодезии, дистанционного зондирования и картографии, высокоточной орбитальной навигации и определения положения аппарата. В данной работе рассматривается INRRI как объект исследования, описывается его механическая конструкция и оптический дизайн, а также анализируются его ключевые характеристики. С точки зрения дизайна применена сферическая купольная конструкция и технологии покрытия, что позволяет эффективно принимать лазер с орбитального аппарата в более широком угловом поле зрения. В части анализа характеристик построена модель эффективной отражающей площади, проведён анализ интенсивности эхо-сигнала при различных углах падения, а также с учётом эффекта допплеровского сдвига и теории дифракции в дальнем поле выполнена комплексная оценка обнаруживаемости INRRI лазерным оборудованием на борту орбитального аппарата. Результаты испытаний показывают хорошую наблюдаемость INRRI, подтверждая отличные результаты многократных наблюдений лазерного высотомера LOLA, установленного на орбитальном аппарате LRO. Это предоставляет основу для проектирования и оптимизации микро-лазерных угловых отражателей в будущих миссиях глубокого космоса.

关键词

лазерный угловой отражатель; лазерное дальномерие; эффективная отражающая площадь; эффект допплера; дифракция в дальнем поле

阅读全文