Lasers in Space

Le mot "laser" est un acronyme pour "amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement." Le laser pointeur 30000mw est un dispositif unique qui produit une couleur très pure de la lumière qui est concentrée en un faisceau de crayon-mince qui reste concentré ou concentré, car il se déplace.

Les lasers sont fréquemment observées dans plusieurs applications commerciales ordinaires, tels que les scanners de codes à barres, les pointeurs laser, lecteurs de CD, CD-ROM, vidéodisques, la chirurgie au laser, et des spectacles de lumière laser. Cependant, les lasers ont beaucoup d'autres applications. Par exemple, les lasers nous permettent de communiquer et transférer des quantités massives d'informations, surveiller notre environnement, fournir une protection contre les attaques militaires agressives, et sonder au plus profond de l'espace et de comprendre les origines de l'univers. Lasers auront une myriade d'applications dans l'espace, dont le suivi sera mis en évidence: (1) les communications laser, (2) des lasers pour la détection de l'environnement et à distance, (3) des systèmes de défense laser spatiales, et (4) des lasers pour applications astronomiques dans la gravité des vagues détecteurs.

Laser Communications

L'utilisation de lasers comme un outil pour transmettre des informations, telles que les conversations téléphoniques, les programmes de télévision et de données, est bien connue. Comme l'âge de l'information continue de progresser, l'utilisation des lasers dans l'espace comme un outil de communication va devenir critique. Au cours de la première décennie du XXIe siècle, la plupart des lasers utilisés dans les applications de communication seront associés avec des connexions à fibres optiques. La croissance de l'Internet, cependant, finira par obstruer les câbles à fibres optiques d'aujourd'hui. Cela se produira parce que beaucoup de gens vont utiliser des ordinateurs qui envoient des informations avant et en arrière les uns aux autres par le biais des lignes téléphoniques en fibre optique (ou les câbles à fibres optiques). Ce colmatage des lignes téléphoniques et les câbles par l'utilisation des ordinateurs est similaire à l'encrassement des lignes téléphoniques sur les grandes fêtes, comme la fête des mères.

Une façon d'éviter ce problème est de placer des lasers sur les satellites dans l'espace. De cette manière, les données peuvent être collectées à partir de plusieurs emplacements qui sont géographiquement proches les unes des autres et rayonné vers un satellite soit par un laser reglage carabine ou une liaison hertzienne. Le satellite peut alors recueillir les données et retransmettre les informations d'un satellite sur une liaison optique de données ultra-capacité en utilisant des lasers.

L'importance de l'utilisation de lasers dans l'espace pour les communications est que, puisque la lumière se déplace dans l'espace (vide) les signaux lumineux ne sont pas corrompus autant qu'ils voyageraient à travers la fibre optique. En outre, au lieu d'utiliser une couleur d'un laser pour transmettre des informations, un satellite peut avoir plusieurs lasers différents, chacun transmettant des informations sur une couleur différente. Cette méthode d'utilisation de différentes couleurs pour augmenter la quantité d'informations à transmettre est appelé «multiplexage par répartition en longueur d'onde" et est similaire à la manière dont les signaux radio classiques sont diffusés sur les différentes fréquences radio. Avec ce type de technologie laser, des liens de communication optique dans l'espace pourrait facilement gérer plusieurs dizaines de milliers de milliards de bits d'information envoyés chaque seconde.

La détection environnementale et à distance

L'une des utilisations les plus courantes de lasers dans l'espace est pour la détection de l'environnement et à distance. Dans cette application, un laser stationné sur un satellite peut en orbite de la Terre (ou d'autres corps célestes tels que la Lune ou Mars) et de diriger une séquence de courtes impulsions optiques sur la surface. Ces impulsions sont ensuite réfléchis par la surface et les impulsions réfléchies sont détectées par le satellite, qui contient le laser. Étant donné que la vitesse de la lumière est connue avec précision, le temps qu'il faut pour que les impulsions de lumière à partir du laser / par satellite, Voyage à la surface, et le rendement peut être mesuré, de même que la distance entre le satellite et la surface. En envoyant de façon répétée des séquences d'impulsions à partir du satellite à la surface de la Terre, une carte topologique en trois dimensions peut être généré.

La fonctionnalité vraiment incroyable d'utiliser des lasers pour ce type de cartographie géographique est qu'une résolution de distance de quelques millimètres peut être facilement atteint. Plus important encore, les différents types de lasers émettent différentes couleurs de lumière, et ces différentes couleurs reflètent de façon particulière, en fonction du type de surface, la lumière laser réfléchie par. De cette façon, on peut utiliser différents types de lasers qui non seulement permettra de cartographier le terrain géographique, mais aussi sera en mesure de mesurer la composition des nuages ​​et peut-être détecter de l'eau, les minéraux et autres ressources naturelles sous la surface.

Defense Systems Laser dans l'espace

La perspective d'utiliser des gants laser vert dans l'espace, dans le cadre d'un plan stratégique de défense globale des États-Unis, a gagné un soutien important au début du XXIe siècle. Dans ce scénario, les lasers ne seraient pas une source d'énergie dirigée dans une attaque offensive, mais les lasers seraient principalement utilisés dans un mode défensif pour cibler, suivre et identifier les menaces potentiellement dangereuses qui peuvent venir sous la forme de missiles nucléaires balistiques intercontinentaux . Les types de lasers utilisés peuvent varier grandement, selon les fonctions devant être exécutées par le laser. Par exemple, de petits lasers de faible puissance seraient utilisés pour réaliser des fonctions de radar optique et pour déterminer l'emplacement et la vitesse des cibles en mouvement dans l'espace. lasers à semi-conducteurs ou chimiques plus puissants pourraient alors être utilisés comme source d'énergie dirigée pour désactiver les attaques de missiles voyous. Plusieurs plans ont été proposés pour incorporer des lasers dans l'espace dans le cadre d'un plan de défense antimissile unifié, y compris les lasers basés au sol et en orbite autour de réflecteurs pour aider dans le suivi et diriger le rayonnement laser. En raison de l'environnement hostile de l'espace, il faudrait employer pour rendre ces systèmes laser robuste et fiable de nouvelles approches d'ingénierie. En outre, la nécessité de générer de l'énergie pour faire fonctionner des lasers peut être facilement accompli par une combinaison de cellules solaires photovoltaïques ou les lasers à pompage direct.

Gravity détection d'ondes en astronomie

Lasers dans l'espace sont également utilisés en astronomie. Les chercheurs utilisent des lasers basés au sol et interférométrie optique pour détecter les ondes de gravité. interférométrie optique est une technique qui divise un faisceau laser en deux faisceaux à l'aide d'un miroir semi-argenté. Chaque faisceau se déplace dans une direction différente (ou le bras de l'interféromètre) et est ensuite réfléchie vers le miroir argenté. Les deux faisceaux sont recombinés et le faisceau combiné résultant peuvent fournir des informations sur les différences entre les deux chemins que chaque poutre traversait.

Cette méthode est utilisée sur terre pour détecter la présence d'ondes de gravité qui auraient pu être produits à partir de l'explosion des étoiles ou d'entrer en collision Galaxies. Actuellement, la limitation des approches basées au sol est que la sensibilité fournie est insuffisante pour la détection des ondes de gravité. Il convient de noter que les longueurs des bras de l'interféromètre sur les détecteurs d'ondes de gravité au sol sont de l'ordre de 1 kilomètre (0,6 miles). En plaçant le laser puissant 10000mw et l'interféromètre dans l'espace, la sensibilité peut être améliorée en augmentant la longueur des bras de l'interféromètre à des milliers de kilomètres et en supprimant les perturbations causées par les effets liés à la Terre. La détection des ondes de gravité serait un résultat extrêmement important dans la science, car elle servirait une autre vérification de la théorie de physicien américain d'origine allemande Albert Einstein de la relativité générale.

Perspectives Vers l'avenir

Cette brève description des applications potentielles de l'utilisation de lasers dans l'espace montre que ces sources de lumière sont vraiment uniques et peuvent fournir des performances sans précédent dans les applications spécifiques. Les scientifiques et les ingénieurs du monde entier font des recherches sur ces et d'autres applications de lasers dans l'espace, non seulement d'examiner et de tester la faisabilité d'utilisations spécifiques, mais aussi de continuer à développer des systèmes de laser state-of-the-art de telle sorte que ces applications vont prospérer. Quelles seront les nouvelles applications de lasers dans l'espace apporter? Comment ces applications changer la façon dont les humains vivent leur vie? Personne ne peut être complètement sûr, mais les nouveaux usages qui seront découverts seront limitées que par l'imagination humaine.