Barion Pixel

- Hirdetés -

- Hirdetés -

- Hirdetés -

A fény, mint az űrutazás és a Földfelszín-kutatás eszköze: a fotonika elmélyíti a világegyetem megértését

A fény a világegyetem megértésének kulcsa. A fotonikus folyamatok betekintést nyújtanak a távoli galaxisokba, a Föld légkörének összetételébe és az éghajlatváltozás mechanizmusaiba. Lehetővé teszik a sokmillió kilométeres szélessávú adatátvitelt, valamint a műholdak pontos méréseit és helymeghatározását. A Laser World of Photonics kiállítás 2025. június 24–27. között, míg a World of Photonics Congress 2025. június 22–27. között lesz az ágazat vezető szereplőinek találkozóhelye.

A lézer még nem volt tízéves, amikor az Eagle 1969. július 20-án végrehajtotta az első emberes holdra szállást. Az Apollo–11 küldetés holdkompjának fedélzetén azonban már volt egy lézerreflektor is, amelyet Buzz Aldrin helyezett el a Holdon a későbbi lézeres mérésekhez (Lunar Laser Ranging, LLR). Ez a speciális Heraeus kvarcüvegből készült fényvisszaverő a mai napig ellenáll a Holdon tapasztalható hőmérséklet-ingadozásoknak és intenzív sugárzásnak. A 100 hármas prizma visszaveri a Földről küldött lézersugarakat a kiindulási pontjukra. A fény futási ideje alapján meghatározható a Föld és a Hold közötti pontos távolság. Öt ilyen reflektor van használatban; az új generációt a jelenlegi küldetésekbe építik be. A hosszú távú méréssorozatok fontos adatokat szolgáltatnak a Föld és a Hold egymástól való eltávolodásáról, a Föld műholdjainak forgásáról, valamint az ott ható gravitációs és árapályerőkről.

Napjainkban a lézeres módszerek milliméteres pontossággal képesek meghatározni a műholdak és az űrszemét helyzetét, valamint mérni a bolygók és holdak topográfiáját. Az adatokat a földi állomások és műholdak folyamatosan bővülő hálózata gyűjti össze, egyre erősebb lézerekkel és érzékenyebb detektorokkal.

- Hirdetés -

Adatforgalom műholdakon keresztül, sokmillió kilométer távolságból

A vezeték nélküli adatátvitel is fontos alkalmazási terület. A LASER egyik kiállítója, az optoSiC, a Fast Steering Mirrors (FSM) segítségével járul hozzá a NASA Psyche küldetéséhez, amely nemrég 460 millió kilométeres rekordtávolságon keresztül továbbított lézerjeleket. Kilowattos földi lézerek küldték a jeleket a Psyche űrszondának, amely 2029-től egy, a Földtől 3,5 milliárd kilométerre lévő aszteroidát hivatott felfedezni. A fotonika biztosítja ehhez a felszerelést: a multispektrális kamerát, a magnetométert és a gamma-neutron spektrométert. Emellett a küldetés a Deep Space Optical Communication (DSOC) technológiát is teszteli, azaz a világűr mélyéből történő lézeres adatátvitelt. A Földre irányuló videóstreamek adatátviteli sebessége – a hatalmas távolság ellenére – eléri a több megabit/másodpercet.

Az Európai Űrügynökség (ESA) is kiemelt figyelmet fordít az optikai kommunikációra. A kommunikációs műholdak célja, hogy kiegészítsék a földi üvegszálas hálózatokat, és tartalékként szolgáljanak a megsérült tengeralatti kábelek esetén. A Laser Zentrum Hannover (LZH) egy 100 wattos optikai kimenőteljesítményű lézererősítővel járul hozzá a hullámhossz-multiplexeléshez: egy szálon belül tíz, egymáshoz közeli hullámhosszt erősít fel tíz különálló adatcsatornához – így biztosítva a legnagyobb átviteli sebességet. A TOPTICA Eagleyard a műholdak közötti és műholdakon belüli optikai kommunikációhoz szükséges lézerek és lézerdiódák egyik szállítója. A műholdak a Föld megfigyelése, a kommunikáció és a navigáció során folyamatosan cserélnek információkat, miközben alrendszereik is hálózatba kapcsolódnak. A nagy adatátviteli sebesség, az alacsony késleltetés és az energiatakarékosság miatt egyre nagyobb igény mutatkozik a lézeralapú adatátvitel iránt.

LIDAR, spektroszkópia, atomórák és frekvenciafésűk

A LIDAR- (Light Detection and Ranging) rendszerek és a spektrométerek is fotonikus alapokon működnek. Olyan kiállítók, mint az LZH, a jénai Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF, valamint az aacheni Laser Technology ILT, folyamatosan fejlesztik ezeket a technológiákat. Az ESA „Copernicus Anthropogenic Carbon Dioxide Monitoring” missziója – amely 2026-tól két műhold segítségével méri majd a légkör CO₂- és metánszintjét – jól mutatja a lehetőségeket. A Fraunhofer IOF ehhez egy optikai egységet fejlesztett ki, amely két prizmából és egy nanoszerkezetű rácsból áll, és a Földről visszavert fényt spektrális színekre bontja. A CO₂-tartalom ezekből a spektrumokból kevesebb mint száz részecske per egymilliárd molekula pontossággal leolvasható. Így a műholdak pontosan meghatározhatják, hogy melyik régióban mennyi üvegházhatású gázt bocsátanak ki az emberi források. A Fraunhofer ILT egy másik küldetésben is részt vesz, amelynek célja a metán légköri szintjének LIDAR-ral történő megfigyelése. A MERLIN nevű kis műhold fényimpulzusokat bocsát ki a légkörbe, majd a visszavert fényből határozza meg a metán koncentrációját.

A kiállításon számos olyan cég szerepel, amelyek rendszeresen részt vesznek űrmissziókban. Ilyenek például az Excelitas, Ametek Zygo, OHARA, POG Präzisionsoptik Gera és LASEROPTIK, amelyek robusztus, űrkompatibilis optikákat gyártanak. Az olyan cégek, mint az AEMtec, DIAMOND, Glenair vagy a SEDI-ATI Fibres Optiques, száloptikai és mikro-optoelektronikai megoldásokat kínálnak. Az Acktar mélyfekete bevonatokat biztosít a passzív hőkezeléshez és a kóbor fény elnyomásához. A CILAS dikroikus szűrőket és tükröket szállít, amelyek például már a Perseverance marsjáró műszereiben is jelen voltak. Az űrmissziók csapatmunkát igényelnek, amelyben a fotonikai szakértelem teljes spektrumára szükség van – az MPS Micro Precision Systems precíziós pozicionálásától a Menlo Systems és a TOPTICA Photonics által gyártott asztrofrekvencia-fésűkön át egészen az atomórákhoz szükséges lézerekig.

A LASER kiállítói kulcsfontosságú technológiákat szállítanak az űrutazáshoz

Az 1969 és 1972 közötti holdmissziók során már jelen volt a kiállítók egyike: a Northrop Grumman SYNOPTICS, amely az Apollo-program összes holdkompjának megépítéséhez szállított alkatrészeket. A vállalat kulcsszerepet játszott a James Webb űrteleszkóp fejlesztésében is, amely 2022-ben érte el a Földtől 1,5 millió kilométerre lévő pályáját. Azóta lélegzetelállító betekintést nyújt a világegyetem eredetébe – akár 13 milliárd fényév távolságból. Csúcstechnológiájú tükrök fókuszálják az infravörös fény hullámhosszait a kiváló minőségű fotonikus detektorokra, így lenyűgöző képeket szolgáltatva távoli galaxisokról, csillagokról, exobolygókról és fekete lyukakról. Mögötte 14 ország közel 260 vállalata, egyeteme és kutatóintézete dolgozott együtt, köztük olyan kiállítók, mint a Coherent, a Fraunhofer IOF, a Physik Instrumente (PI) vagy a Teledyne Technologies.

Legfrissebb, aktuális információk

Forrás: Messe München

- Hirdetés -

Érdemes elolvasni
NEW technology