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Observatorio del Teide

Telescopios

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Optical Ground Station (OGS)
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DESCRIPCIÓN GENERAL
Imagen del OGS

La Estación Óptica Terrestre (OGS), instalada en el observatorio del Teide a 2.400 m sobre el nivel del mar, se construyó dentro de los planes estratégicos de la Agencia Espacial Europea para investigar en el campo de las comunicaciones ópticas entre satélites. El cometido inicial de la estación, equipada con un telescopio de 1 metro de apertura, es llevar a cabo las pruebas en órbita de los terminales de telecomunicación láser a bordo de satélites en órbitas bajas y en órbita geoestacionaria. Desde el año 2001 también se está llevando a cabo el rastreo de basura especial en la orbita geoestacionaria y en la órbita de transferencia GEO. La estación dispone de una cámara de gran campo, instalada en el foco Ritchey-Chretien del telescopio, especialmente dedicada a este propósito. Además, un tercio del tiempo de observación se dedica a la investigación astronómica por parte de equipos de la ESA y del IAC, que instalan sus equipos en los diferentes focos del telescopio.

DATOS TÉCNICOS

La OGS está equipada con un telescopio de 1 m. que permite tres configuraciones.
- Ritchey-Chrétien, con una distancia focal de 13,3m y campo pequeño.
- Coudé, con distancia focal de 38,95m.
- Ritchey-Chrétien, con distancia focal reducida de 4,5m y gran campo (~1 grado2).

HISTORIA

La Estación Óptica Terrestre se inauguró en 1995. El Instituto de Astrofísica de Canarias participó en la integración de los equipos instrumentales de la estación, y desde entonces lleva la responsabilidad de las operaciones de la estación.

ESA-ESOC viene realizando, desde enero de 2001, campañas periódicas de búsqueda de basura espacial en la órbita de transferencia y en la órbita geoestacionaria. Este programa es la contribución de la ESA a los esfuerzos conjuntos de las mayores agencias espaciales (ESA Europa-NASA EE.UU.-NASDA Japón) para catalogar de forma completa la basura espacial en torno a la tierra.

Desde noviembre de 2001 se han establecido más de 100 enlaces bidireccionales con el satélite geoestacionario ARTEMIS. Este experimento es en la práctica el primer sistema estable de comunicación óptica entre tierra y satélite. El propósito de este programa es el análisis de los efectos de la turbulencia atmosférica en el rendimiento de las comunicaciones ópticas entre estaciones terrestres y satélites.
Adicionalmente, desde el año 2002 está funcionando en la estación una Estrella de Referencia de Sodio, generada por el grupo de Estudios de Alta Resolución Espacial del IAC. El propósito es analizar la variación de la altura, anchura y densidad de la capa de sodio mesosférico con vistas al desarrollo de instrumentos de Óptica adaptativa de primera generación.

En septiembre de 2003 se llevaron a cabo las pruebas de validación del terminal óptico del satélite japonés OICETS, lanzado con éxito el 24 de agosto de 2005 por la Agencia Espacial Japonesa.

Finalmente, desde abril de 2004 se ha llevado a cabo una campaña de enlaces periódicos con el satélite SMART-1 en viaje a la luna con el objeto de caracterizar el efecto de la turbulencia en los enlaces ópticos con el espacio profundo.

INSTRUMENTOS

El sistema de lanzamiento óptico del equipo de comunicaciones consiste en un láser de iones de argón de 25 W que bombea a un láser de Zafiro-titanio sintonizable desde 760 a 890 nm (6 W). El haz se divide en el banco óptico en cuatro haces para mitigar el efecto de la turbulencia atmosférica en los enlaces ascendentes.

La caja de recepción del sistema de comunicaciones se halla equipada con un espectrógrafo, un polarímetro, un fotodiodo de avalancha que alimenta el analizador de tasas de errores y un sistema de apuntado, adquisición y guiado con lazo cerrado de control.
La estrella guía de sodio se genera por medio de un láser de colorante sintonizado en la línea D2 (1,5W).

RESULTADOS RELEVANTES

Las campañas periódicas de enlaces ópticos realizadas entre ARTEMIS y la OGS desde 2001 bajo diferentes condiciones meteorológicas y de turbulencia han demostrado que son posibles los enlaces ópticos estables con satélites desde tierra.

La OGS ha participado en las pruebas de aceptación de la terminal espacial OPALE a bordo del satélite ARTEMIS y ha analizado, desde el principio, el rendimiento del apuntado, adquisición y seguimiento; la evolución de la potencia del láser de transmisión; la polarización de la baliza y del haz de comunicaciones; la longitud de onda de la baliza y del haz de comunicaciones; las tasas de errores en los canales ascendente y descendente.

FUTURO

Actualmente se está desarrollando un experimento de enlaces ópticos con el satélite SMART-1 para evaluar las estrategias de adquisición sin baliza y determinar las precisiones de apuntado ya características del centelleo en enlaces a larga distancia (>100.000 km). Los enlaces en la fase de crucero han concluido con éxito, y los enlaces en la fase lunar comenzarán en otoño de 2005.
Se están llevando a cabo los preparativos para comunicarse con el satélite OICETS lanzado en agosto de 2005.
Astrium (Francia) está preparando una segunda generación de terminales SILEX para el experimento LOLA, que probará la comunicación de ARTEMIS con terminales aerotransportadas. Dichas terminales se validarán previamente con la OGS.
La Agencia Espacial Alemana (DLR) financia el desarrollo de dos terminales ópticas por la compañía TESAT. La primera terminal volará en el satélite de baja cota TerraSAR-X en 2006. En octubre de 2005 se llevarán a cabo experimentos entre la OGS y el ORM para evaluar el impacto de la turbulencia atmosférica en estos terminales de detección coherente. Tras el lanzamiento se efectuarán enlaces con el TerraSAR-X en órbita.
El segundo punto de Lagrange (L2) se ha identificado como un lugar ideal para el siguiente paso en las comunicaciones ópticas desde la OGS. Se espera un gran flujo de datos científicos de una nueva generación de satélites que se posicionarán en este punto (James Webb Space Telescope, LISA pathfinder (SMART-2), SMART-3, Herschel/Planck, GAIA, DARWIN, etc). La relativa cercanía de L2 a la tierra (1.5 Mkm) permite a la OGS, a pesar de su pequeña apertura, competir favorablemente con los enlaces de microondas tradicionales. Desde el L2 se pueden realizar enlaces del orden de 20 Mbps con terminales de10 cm de apertura.
A partir de mayo de 2005 se ha empleado la OGS en un experimento para evaluar un sistema de comunicaciones cuánticas en el marco de los proyectos de la ESA sobre Información Cuántica y Física Espacial (QIPS).
Los datos periódicos obtenidos con la estrella de guía láser están permitiendo la caracterización de la capa de sodio mesosférico sobre los observatorios astronómicos de las islas Canarias.

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