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/ NetNews Usenet Archive 1993 #3 / NN_1993_3.iso / spool / sci / space / 19709 < prev    next >
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Internet Message Format  |  1993-01-23  |  7.4 KB

  1. Xref: sparky sci.space:19709 sci.astro:14341 alt.sci.planetary:600
  2. Path: sparky!uunet!elroy.jpl.nasa.gov!kelvin.jpl.nasa.gov!baalke
  3. From: baalke@kelvin.jpl.nasa.gov (Ron Baalke)
  4. Newsgroups: sci.space,sci.astro,alt.sci.planetary
  5. Subject: Galileo Laser Test Successful
  6. Date: 23 Jan 1993 06:33 UT
  7. Organization: Jet Propulsion Laboratory
  8. Lines: 128
  9. Distribution: world
  10. Message-ID: <23JAN199306333725@kelvin.jpl.nasa.gov>
  11. NNTP-Posting-Host: kelvin.jpl.nasa.gov
  12. Keywords: Galileo, JPL
  13. News-Software: VAX/VMS VNEWS 1.41    
  14.  
  15. From the "JPL Universe"
  16. December 30, 1992
  17.  
  18. GOPEX reaches Galileo via laser beam
  19. By Mark Whalen
  20.  
  21.      JPL researchers took advantage of Galileo's recent pass by
  22. Earth to achieve a major milestone in space communications, by
  23. successfully transmitting laser beams fired from the ground to
  24. the spacecraft at distances of up to 6 million kilometers (3.7
  25. million miles).
  26.      "This experiment is part of a program to show that future
  27. deep space missions can use laser beams to send back to Earth
  28. larger volumes of space-acquired data than is currently possible
  29. using radio signals," said Dr. James Lesh, supervisor of the
  30. Optical Communications Group and principal investigator for the
  31. Galileo Optical Experiment (GOPEX).
  32.      The experiment's objectives, said Lesh, were to show that an
  33. uplink beacon laser -- required as a reference for pointing a
  34. return beam back to Earth -- could be successfully pointed to a
  35. distant spacecraft based only on the navigational predicts of the
  36. spacecraft trajectory. To do this, the distortions produced by
  37. Earth's atmosphere had to be predicted and accommodated.
  38.      The GOPEX demonstration began on Dec. 9 (one day after
  39. Galileo made its closest Earth approach on its way to Jupiter) at
  40. 600,000 kilometers (370,000 miles), and continued through Dec.
  41. 16. Laser beams were simultaneously transmitted to the spacecraft
  42. from a 61-centimeter (24-inch-diameter) telescope at the Table
  43. Mountain Observatory near Wrightwood, Calif. and from a 1.5-meter
  44. (60-inch) telescope at the U.S. Air Force Phillips Laboratory's
  45. Starfire Optical Range near Albuquerque, N.M.
  46.      The transmissions, which were detected by Galileo's onboard
  47. camera, established a record for the farthest known transmission
  48. and reception of a laser beam, a final distance of 6 million
  49. kilometers.
  50.      "GOPEX was extremely successful," said Lesh. "A real
  51. pleasant surprise in the experiment was that we conducted the
  52. experiment so repeatedly. Each day we made transmissions, we had
  53. extremely reliable detections on the spacecraft camera.
  54.      "We would predict ahead of time, `on this frame, we're going
  55. to see a series of pulses about so high on the picture,' and as
  56. soon as we got the image back, sure enough, there they were," he
  57. said.
  58.      Spacecraft signals produced by current radio-frequency
  59. systems are used for three purposes, according to Lesh --
  60. communications, navigation and science investigations. "There are
  61. completely analogous applications in the laser area," he said.
  62.      "We can communicate at substantially higher rates while
  63. occupying much less room on the spacecraft," said Lesh. "The
  64. antenna is the main feature on the spacecraft with radio
  65. frequencies, often reaching diameters in excess of four meters.
  66. At laser frequencies, 10-50 centimeter telescopes are quite
  67. adequate.
  68.      "We can also use optical beams for navigation," Lesh
  69. continued. "When viewed from Earth, the light beam from a
  70. spacecraft will look like a blinking star. We can view it in the
  71. context of the stellar grid, or relative to target bodies we are
  72. approaching. That information can be used to derive angular
  73. coordinates of the spacecraft.
  74.      "Laser signals also can be used to determine the
  75. spacecraft's range, which, together with the angle information,
  76. can be used to locate the spacecraft," said Lesh.
  77.      As far as science investigations are concerned, Lesh claims
  78. that scientists could use optical signals to probe phenomena such
  79. as planetary atmospheres, to measure scattering from the
  80. interplanetary dust particle distribution, or to make spatially
  81. selective measurements of planetary ring systems using very short
  82. wavelengths (below one micron).
  83.      "Also," Lesh added, "optical signals are not corrupted by
  84. solar wind fluctuations, like radio frequencies are. Some past
  85. investigations of gravitational bending of radio waves have been
  86. limited by charged particle fluctuations in the solar wind."
  87.      Lesh also said laser communications technology will yield a
  88. data rate increase "of about one-to-two orders of magnitude" over
  89. radio frequencies.
  90.      The idea of testing a laser uplink is not a new one. Lesh
  91. said that the GOPEX demonstration was originally proposed in June
  92. 1984, but was rejected at the time because there were no plans
  93. for Galileo to view Earth on its way to Jupiter.
  94.      But the 1986 Space Shuttle Challenger accident prompted
  95. changes in Galileo's launch system and necessitated a new flight
  96. path, which included two gravity-assisted flybys of Earth. "At
  97. the same time," he said, "Earth viewing became part of Galileo's
  98. priorities, and the climate became much more receptive to our
  99. doing the experiment, subject to us demonstrating beyond any
  100. doubt that we would not damage any instrument on board the
  101. spacecraft."
  102.      In that regard, preperations were made to conduct GOPEX
  103. during the Earth-1 encounter in December 1990. But inconclusive
  104. data turned up on a test to determine if the experiment might
  105. harm the Galileo orbiter's Near-Infrared Mapping Spectrometer, so
  106. "about three days before the experiment, we were waved off," said
  107. Lesh. In the intervening two years, testing of the effects of
  108. laser signals on the NIMS and Solid State Imaging Camera
  109. detectors concluded that "we were safe to substantially higher
  110. levels than we would ever produce at the spacecraft," said Lesh.
  111.      What's next for the program? Lesh said proposed plans call
  112. for a flight experimental terminal to be flown aboard a space
  113. shuttle in the latter half of the 1990s. "We are developing the
  114. base technology for this now," he said, "and are trying to
  115. augment the base program with some new flight experiment monies
  116. that will allow us to do the (shuttle) demonstration."
  117.      Operational use of this technology is anticipated some time
  118. after the year 2000, Lesh added.
  119.      "We expect that the first deep space mission to fly optical
  120. will fly it as a mission enhancement experiment," said Lesh,
  121. "although this could change with the new emphasis on low-cost
  122. microspacecraft.
  123.      "I believe that there are missions that can be best served
  124. by laser frequencies, and there are those that are best served by
  125. radio frequencies," he said. "Laser beams do require a certain
  126. amount of pointing, for example. If you have large uncertainty
  127. about the spacecraft pointing direction, it may be better to use
  128. radio waves. However, most missions currently flying or on the
  129. drawing boards provide adequate attitude control to use laser
  130. communications.
  131.      "Nevertheless," said Lesh, "I don't see us de-implementing
  132. any capabilities in the future; I see us providing an additional
  133. capability that will allow future missions to plan for and make
  134. best use of the available technologies."
  135.                                ###
  136.      ___    _____     ___
  137.     /_ /|  /____/ \  /_ /|     Ron Baalke         | baalke@kelvin.jpl.nasa.gov
  138.     | | | |  __ \ /| | | |     Jet Propulsion Lab |
  139.  ___| | | | |__) |/  | | |__   M/S 525-3684 Telos | Every once in a while,
  140. /___| | | |  ___/    | |/__ /| Pasadena, CA 91109 | try pushing your luck.
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