WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Игнатенко Ю.В., Игнатенко И.Ю., Тряпицин В.Н. Измерение отклонения лазерного луча вблизи поверхности Земли

Научная статья

 

Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»       696      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2009/057.pdf

Измерение отклонения лазерного луча вблизи

поверхности Земли

Игнатенко Ю.В. (1), Игнатенко И.Ю. flglg@bk.ru) (2), Тряпицын В.Н. (1)

1.  Крымская лазерная обсерватория ГАО НАН Украины, АР Крым, пгт. Кацивели,

Украина,

2.     Всероссийский    научно-исследовательский    институт    физико-технических    и

радиотехнических измерений, Московская область, п. Менделеево, Россия

В процессе проведения лазерной локации искусственных спутников Земли было установлено [1, 2], что существует аномальное отклонение луча при локации ИСЗ в околоземном пространстве. Не исключено такое же явление и в непосредственной близости от поверхности Земли, если это явление носит всеобщий характер. Для ответа на поставленный вопрос была предпринята специальная работа.

Установка представляла собой автоколлимационную оптическую систему (рис.1). Объектив высокого качества с фокусным расстоянием 1600 мм и диаметром 150 мм. В качестве излучателя использовался непрерывный гелий-неоновый лазер. Луч лазера вводился в установку через согласующую рассеивающую линзу с помощью делительного кубика и направлялся вдоль главной оптической оси объектива. Наличие делительного кубика позволяло одновременно направлять на отражатель и наблюдать отражённое от отражателя лазерное излучение, измерять отклонение от первоначального направления с помощью окулярного микрометра.


Коллиматор Трипель-призм;


Лазер


¦^¦^А

Hi

и-


Призма

Согласующая линза

3-.


Делительный кубик

Катафот

Окулярный миквометв

Рис. 1. Оптическая схема установки.

Направление       излучения,        сформированного       коллиматором,

определялось   с   помощью   высокоточного   уголкового   отражателя.   Пучок лазерного излучения диаметром 8 мм, выходящий из объектива коллиматора


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»       697      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2009/057.pdf

через специальную фигурную диафрагму, направлялся в центр уголкового отражателя таким образом, чтобы отраженный пучок полностью «проваливался» обратно в диафрагму. Затем, диафрагма убиралась и центр отраженного пучка в поле зрения окулярного микрометра с помощью двухкоординатного юстировочного устройства совмещался с перекрестием окулярного микрометра. Уголковый отражатель, закреплённый на фиксируемое поворотное устройство, отводился и луч лазерного излучения попадал на мишень-отражатель, удалённую от установки на расстояние 92 м (91995 мм). В качестве отражателя был использован геодезический катафот, обладающий высоким коэффициентом отражения и широкой (в несколько градусов) диаграммой направленности. Диаметр пучка лазерного излучения на мишени составлял величину равную 18 мм. Отражатель с такими свойствами наилучшим образом обеспечивал аналогию наземных измерений и лазерной локации ИСЗ.

Для измерения угла отклонения лазерного пучка от первоначального (нулевого) направления перекрестие окулярного микрометра совмещалось с центром изображения лазерного пучка на отражателе. Это не трудно было сделать, поскольку изображение пучка на отражателе имело форму круга. Отсчёты снимались со шкалы окулярного микрометра с точностью до 1 мкм. При сравнительно небольшом опыте оператора такая точность измерений вполне доступна.

Измерения производились по двум направлениям: горизонтальному (х), и

вертикальному   (у),   что   позволило   определять   истинную   величину   и

направление   вектора   смещения.   Угол   отклонения   луча   определялся   по

формуле

А/

tgcp = -(1)

где А/ - отсчет по микрометру, величина Ъ находилась по формуле

а    Р(2)

F- фокусное расстояние объектива установки,

от- размер калибра, установленного в плоскости отражателя,

Р - размер изображения калибра а, измеренного с помощью окулярного

микрометра. Учитывая малость угла <р, формулу (2) без уменьшения точности можно представить в виде

А/

* = Т(3)

Проведённые таким образом калибровочные измерения показали, что 1 мкм соответствует угол в 0,127".


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»       698      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2009/057.pdf

Измерения проводились как в дневное, так и в ночное время. Часть измерений проводилась непрерывно в течение суток с интервалом между измерениями около одного часа. Так как измерения проводились отдельно в вертикальном (по у) и горизонтальном (по х) направлении, то по каждой из координат делалось по 5- 8 единичных отсчётов по каждой координате, поэтому одной точке на графике соответствует 10- 16 отсчётов. На рис. 2 приведен график угла отклонения от заданного направления. Величина отклонения вычислена по формуле (3). В этой формуле измеряемой величиной является А/, которая отсчитывалась окулярным микрометром от нулевого положения до центра изображения лазерного пучка, на поверхности катафота. Графики рис. 3 и 4 принципиально мало чем отличаются от графика на рис. 2, несмотря на то, что в этот день 29.03.2006 г. произошло солнечное затмение, которое продолжалось с 9:30 до 12:10 (по Гринвичу). Как видно из графика, особых, заметных аномалий в этот период времени не наблюдалось. Обращает на себя внимание флуктуирующий характер угла отклонения лазерного луча. На характер отклонения луча могли влиять, по-видимому, различные факторы, включая, например, рельеф местности, в которой проводились измерения. В нашем случае это был Южный берег Крыма. Измерительная трасса имела направление с запада на восток практически горизонтально вдоль морского берега. С юга была гладь моря, а с севера - горные склоны, круто уходящие вверх до высот 1000... 1200 м на расстоянии до 5 км.

5,00     7,00     9,00    11,00   13,00   15,00   17,00   19,00   21,00   23,00   25,00   27,00

Время, час по Гринвичу

Рис. 2. Результаты измерений 29 марта 2006 года.

Результаты измерений 29.03.2006 г.


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»       699      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2009/057.pdf


а) о

Ё

X 01

X

о

а:

ё

е; о


8 -1

Угол

6 -

•    Угол

1

0 -



10


12


14                       16

Время по Гринвичу


18


20


22


Рис. 3. Результаты измерений 5 июля 2006 года.

Результаты измерений 27.01.2006 г.


6,00

01

о

с.

><  4,00

к

S X 01

X

о

2,00

е; о

0,00


-Угс

л



8,00


12,00                   16,00                   20,00

Время, час по Гринвичу


24,00


28,00


Рис. 4. Результаты измерений 27 января 2006 года. Отметим, что атмосферная турбулентность (если она возникает) отличается тем, что флуктуации и скорости, и плотности, и температуры имеют, во-первых, более высокие характерные частоты [3] и, во-вторых, приводят к незначительному размытию контура изображения лазерного пучка на поверхности отражателя [4]. Поэтому измерения проводились в те периоды, когда изображение и относительное положение лазерного пучка на поверхности отражателя не изменялось в течение нескольких десятков секунд. Поэтому характер полученных результатов объяснять влиянием атмосферной турбулентности, на наш взгляд, неправомерно.


В заключение отметим, что наблюдаемый эффект отклонения луча лазерного излучения устойчив. Он не зависит ни от температуры окружающей среды, ни от погодных условий (дождь, снег или ясно). Это явление имеет, по-видимому, одну физическую природу с явлением отклонения света при лазерной локации искусственных спутников Земли [1, 7] возникающего в результате возможного сложного движения светоносной среды. Полученные результаты не противоречат результатам, опубликованным ранее другими авторами [5]. Более того, количественные оценки с достаточной точностью совпадают с результатами работы [6].

Литература

    • Игнатенко Ю.В., Тряпицин В.Н., Игнатенко И.Ю. Измерение скоростной аберрации при локации искусственных спутников Земли. «Проблемы управления и информатики», №2, 2004, с. 103 - 106.
    • Игнатенко Ю.В., Тряпицин В.Н., Игнатенко И.Ю. Аномальное отклонение лазерного луча при лазерно-локационных измерениях. Сборник тезисов. VI Украинская конференция по космическим исследованиям, 3-10 сентября 2006 г. НЦУИКС, Евпатория.
    • И.О.Хинце. Турбулентность. М.:Физматгиз, 1963.
    • Рытов, СМ. Кравцов, Ю.А., Татарский, В.И. Введение в статистическую радиофизику 4.2. Случайные поля — М.:Наука, 1978.
    • А.А.Майкельсон, Э.В.Морли. Об относительном движении Земли и светоносном эфире.//Эфирный ветер. Сб. ст. под ред. д.т.н. В. А. Ацюковского - М.:Энергоатомиздат, 1993.
    • Миллер Д.К. Эксперименты по эфирному ветру и определение абсолютного движения Земли.//Эфирный ветер. Сб. ст. под ред. д.т.н. В.А. Ацюковского - М.:Энергоатомиздат, 1993.
    • Игнатенко Ю.В., Тряпицин В.Н., Игнатенко И.Ю. Отклонение света от заданного направления в околоземном космическом пространстве. Электронный журнал "Исследовано в России", 034, 344-353, 2009. http://zhumal.ape.relam.ru/articles/2009/034.pdf
     



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.