ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.Э. БАУМАНА» (МГТУ ИМ. Н.Э. БАУМАНА) Факультет «Фундаментальные науки» Кафедра «Физика» Гладышев В. О., Кауц В. Л., Тиунов П. С., Челноков М. Б. Москва, 2013

Эксперименты по исследованию передачи электромагнитных сигналов в атмосфере: исследование передачи данных между спутниками и высотными платформами и/или беспилотными летательными аппаратами

Исследование передачи данных c помощью квантовых запутанных состояний

Исследование возможности когерентной передачи данных по оптическому каналу связи спутник-земля

Эффект увлечения света движущейся средой. Опыт Физо. Параметры интерферометра: 0,21 Сдвиг интерференционных полос:

Распространение света в турбулентной атмосфере Лазер Спутник Турбулентность Поперечное движение атмосферы Распределение интенсивности в фокальной плоскости

Распределение интенсивности в плоскости фото- детектора после прохождения оптической трассы в атмосфере

Оптическая схема задачи распространения света в атмосфере LASER Z X Атмосфера Земля Спутник Лазер

Моделирование распространения света в атмосфере в отсутствие турбулентностей

Для плоской волны может быть получено дисперсионное уравнение в котором среда характеризуется диэлектрической и магнитной проницаемостями и вектором скорости среды Соотношения для электромагнитной волны Граничные условия в системе отсчета связанной с движущейся границей раздела сред: Расчет интенсивности: Исходные положения математической модели

Рекурсивная математическая модель распространения электромагнитного излучения в движущейся среде Исходные параметры Нахождение точки пересечения луча с поверхностью Нахождение нормали к поверхности в точке пересечения луча с поверхностью и компонент волнового вектора

Координатное решение дисперсионного уравнения Граничные условия: Скорость среды: Скорость границы:

Функция поиска пересечений луча с поверхностью второго порядка Функция поиска пересечений Уравнение поверхности 2-го порядка где

Расчет интенсивности в произвольной точке пространства Выражение для расчета интенсивности с учетом всех возможных траекторий оптических лучей где P – вектор однозначно описывающий траекторию луча

Алгоритм расчета Описание электромагнитного излучения на входе в турбулентную атмосферу. Описание распределения оптических характеристик среды, поля скоростей среды. Нахождение точки взаимодействия излучения со следующим атмосферным слоем в приближении геометрической оптики. Координатное решение дисперсионного уравнения в точке взаимодействия излучения с оптическим слоем (частота, волновой вектор, накопленная фаза, амплитуда) Для всех лучей рассчитываем интенсивность в плоскости локализации интерференционной картины. есть нет взаимодействие

Зависимость расстояния между точками выхода преломленного и не преломленного лучей из атмосферы Зависимость расстояния между точками выхода в случае движущейся и неподвижной атмосферы от угла Зависимость разности фаз в случае движущейся и неподвижной атмосферы от угла

Отклонение света луча от прямолинейного распространения в движущейся атмосфере Z X LASER Z X

Результаты и выводы Построена математическая модель распространения электромагнитного излучения в движущейся среде и на ее базе разработан программный расчетный комплекс, который позволяет моделировать различные оптические схемы с учетом эффектов оптики движущихся сред. На основе математической модели и расчетного комплекса выполнена оценка влияния увлечения света распространяющегося в атмосфере со сдвиговыми течениями на координатно-временное обеспечение задач когерентной передачи данных. Аналитические и численные расчеты указывают на необходимость учета эффекта увлечения света движущейся атмосферой для когерентной передачи данных и точного определения пространственного положения космических летательных аппаратов, вследствие того, что порядок дисперсии скоростей движения атмосферы равен порядку скоростей используемых в оценке

Публикации 1. Гладышев В.О., Тиунов П.С. Математическое моделирование процессов синхронной регистрации сигналов детекторами, движущимися в различных квазиинерциальных системах отсчета // Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Сер. «Естественные науки» с Тиунов П.С. Обработка результатов эксперимента по исследованию 3-х мерного эффекта Физо при использовании технологии Windows Azure // Физическое образование в вузах. Приложение. Труды конференции-конкурса молодых физиков. Т.16, 1. Москва 19 апреля 2010г. Издательский Дом Московского Физического Общества. –с Гладышев В.О., Тиунов П.С., Леонтьев А.Д., Гладышева Т.М., Терешин А., Фомин И.В., Шарандин Е.А., Яворский А. Регистрация анизотропии пространства на основе результатов эксперимента SADE// Вестник МГТУ. Сер. Естественные науки. Специальный выпуск «Физические интерпретации теории относительности», 2011, с Тиунов П.С. Проведение и обработка результатов эксперимента по исследованию 3-х мерного эффекта Физо // "Наука и Образование". 4, апрель ISSN Тиунов П.С. Разработка и исследование метода обработки временных интерферограмм на основе эксперимента по исследованию трехмерного эффекта Физо. // Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Сер. «Естественные науки». Специальный выпуск 5 "Необратимые процессы в природе и технике", 2012, с Гладышев В.О., Кауц В.Л., Тиунов П.С., Челноков М.Б. О влиянии вращения атмосфер Земли и Солнца на распространение электромагнитного излучения // Вестник МГТУ., 2012, с В.О. Гладышев, П.С. Тиунов, А.Д Леонтьев, Т.М. Гладышева, Е.А. Шарандин, 2012 // Журнал Технической Физики, 2012, Том 82, No. 10, стр