Модернизация спутникового лазерного дальномера «Сажень-ТМ» в обсерватории «Светлое»

В. Б. Бурмистров, Е. В. Бурмистров, И. С. Гаязов, Г. Н. Ильин, А. В. Ипатов, Ю. В. Кацев, В. В. Коваль, А. Ф. Корнев, В. А. Митряев, И. А. Рахимов, С. Г. Смоленцев

Труды ИПА РАН, вып. 66, 3–10 (2023)

DOI: 10.32876/ApplAstron.66.3-10

Ключевые слова: лазерная локация спутников, квантово-оптическая система, лазерный излучатель, длительность импульса, измерения дальности

Аннотация

В 2011 г. в обсерватории «Светлое» комплекса «Квазар-КВО» для лазерной локации спутников была установлена изготовленная АО «НПК «СПП» квантово-оптическая система (КОС) «Сажень-ТМ», которая с 2012 г. задействована в регулярных наблюдениях по программам международной службы ILRS. В первые же годы был выполнен ряд работ по улучшению эксплуатационных характеристик КОС с учетом специфических метеорологических условий местности, что позволило значительно повысить интенсивность сеансов наблюдений. Однако точность единичных измерений оставалась на прежнем уровне (3–4 см), характерном для всех КОС «Сажень-ТМ», установленных на станциях российской сети лазерной дальнометрии. Такие погрешности измерений уже перестали отвечать современным требованиям, и модернизация КОС этого типа для улучшения ее точностных характеристик стала крайне актуальной. В 2021 г. в обсерватории «Светлое» были спланированы и проведены работы по модернизации КОС «Сажень-ТМ» на основе анализа источников случайной погрешности измерений. С учетом того, что наибольшее влияние на точность измерений оказывает длительность импульса лазера, было принято решение начать модернизацию КОС с замены излучателя. В ходе модернизации выполнены монтаж и сопряжение нового короткоимпульсного лазера со штатной аппаратурой измерения дальности и доработана система измерения дальности КОС путем установки новых блоков высокоточной временной привязки стартового и стопового сигналов. В качестве источника излучения используется пикосекундный Nd:YAG лазер, разработанный в ООО «ЛОС» (г. Санкт-Петербург) совместно с Университетом ИТМО (г. Санкт-Петербург) и отличающийся от старого лазера существенно более коротким импульсом: 35 пс вместо 300 пс. Для обеспечения рабочего температурного диапазона лазера разработана специальная система термостабилизации. Экспериментальные наблюдения, начатые после проведения юстировки нового излучателя и настройки КОС для работы с короткими импульсами, показали существенное улучшение точности измерений. Сравнение с данными наблюдений, выполненных до модернизации КОС, показывает, что для спутников Лагеос-1 и Лагеос-2 произошло повышение точности единичных измерений дальности более чем в 2 раза. На более значительную величину точность улучшилась для низкоорбитальных КА: с 30–35 мм до 8–13 мм. В целом выполненная модернизация привела к улучшению точности измерений лазерного дальномера «Сажень–ТМ» в 2–2.5 раза в зависимости от типа КА. В ходе выполнения данного этапа модернизации также намечены возможные шаги дальнейшей модернизации КОС, при реализации которых может быть достигнута точность измерений дальности на уровне единиц мм. Опыт модернизации КОС «Сажень-ТМ» в обсерватории «Светлое» может быть распространен также на все станции российского сегмента ILRS, оснащенные КОС данного типа.

Цитирование