Direct Measurements of Laser Communication Point-Ahead Angles from the Artemis Geostationary Satellite Through Clouds

Abstract

Laser experiments with ARTEMIS geostationary satellite have been performed in partly cloudy weather using the developed system for the telescope. It has been found that the part of the laser beam is observed simultaneously at the points in direction of the velocity vector where the satellite would arrive at when the laser light reaches the telescope. These results agree with the theory of relativity for light aberration in transition from fixed to moving coordinate system. Observation results open the way for research and development of systems to compensate atmospheric turbulence in laser communications between ground stations and satellites through the atmosphere.

На розробленій нами системі для телескопа проведені лазерні експерименти з геостаціонарним супутником АРТЕМІС (ЄКА), які виконувались і в мінливу хмарну погоду. Виявлено, що деяка частина лазерного променя спостерігається одночасно в точці в напрямку вектора швидкості та кута упередження, де супутник був би після часу поширення лазерного світла до телескопа. Ці результати узгоджені з теорією відносності, де аберація світла розраховується при переході від нерухомої до рухомої координатної системи. Результати спостережень дозволяють досліджувати і розробляти системи для компенсації турбулентності атмосфери в точках упередження, які використовуються при лазерній комунікації з наземних станцій до супутників крізь атмосферу.

На разработанной нами системе для телескопа проведены лазерные эксперименты с геостационарным спутником АРТЕМИС (ЕКА), которые выполнялись и в переменную облачную погоду. Обнаружено, что некоторая часть лазерного луча наблюдается одновременно в точке в направлении вектора скорости и угла упреждения, где спутник был бы после времени распространения лазерного света до телескопа. Эти результаты находятся в соответствии с теорией относительности, где аберрация света рассчитывается при переходе от неподвижной к подвижной координатной системе. Результаты наблюдений позволяют исследовать и разработать системы для компенсации турбулентности атмосферы в упреждающих точках, используемых при лазерной коммуникации с наземных станций до спутников через атмосферу.