Отражение лазерного излучения линзой Люнеберга, движущейся по околоземной орбите

Отражение лазерного излучения линзой Люнеберга…

УДК 535.3/520.6.05

Отражение лазерного излучения линзой Люнеберга,

движущейся по околоземной орбите

, А.А. Терешин

, А.В. Яворский

, Д.Д. Базлева

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

ОАО «Научно-исследовательский институт точных приборов»,

Москва, 127490, Россия

Построена математическая модель отражения лазерного излучения линзой Лю-

неберга, используемой в эталонном спутнике «Блиц». Определены траектория

распространения лучей внутри линзы и угловые характеристики отраженных

световых лучей. Рассчитаны скоростная аберрация и дополнительное отклоне-

ние лучей относительно наземного приемника, что необходимо учитывать при

спутниковой лазерной дальнометрии космических аппаратов, входящих в состав

ГЛОНАСС.

Ключевые слова:

линза Люнеберга, градиентные линзы, уравнение дисперсии,

спутниковый отражатель, лазерная дальнометрия.

Введение.

На протяжении длительного периода основным типом

отражателей, устанавливаемых на космических спутниках, были

уголковые отражатели разных конфигураций и типов. Не так давно

группа русских разработчиков предложила принципиально новую

конструкцию отражателя лазерного излучения — сферического типа

[1–5]. Отражатель состоит из двух материалов с различными показа-

телями преломления. Данную оптическую систему можно считать

линзой Люнеберга, т. е. градиентной линзой, показатель преломления

которой изменяется, согласно некоторому закону, от точки к точке.

При этом падающее на линзу излучение отражается так же, как от

уголкового отражателя.

Указанный тип линз ранее применяли в основном в радиолока-

ции. Так, в начале 1960-х годов такую линзу впервые использовали

в качестве формирователя луча в американском радаре AN/SPG-59,

созданном в рамках проекта Typho. В дальнейшем она получила ши-

рокое распространение.

Авторы статьи [6] приводят применяемую в антенне конструк-

цию линзы Люнеберга с плоским основанием. Антенна состоит из

11-слойной линзы и 36 волноводов для ее питания. Линза имеет ши-

рокую полосу пропускания и эффективную апертуру: всего на 1 дБ

меньше, чем у рекомендуемой апертуры антенны с постоянными ам-

плитудными и фазовыми распределениями. Было показано, что с по-

мощью данной линзы можно излучать несколько лучей одновремен-

но, а также выполнять многоугловое сканирование.