Том 16, номер 08, статья № 4

Аннотация:

Рассмотрено влияние изотропной и анизотропной составляющих случайного поля показателя преломления на прохождение пучков. Для оценок влияния изотропной составляющей использована модель колмогоровской турбулентности на высотах 10-20 км. Для высот 20-50 км использована двухкомпонентная модель 3-D спектра флуктуаций показателя преломления в стратосфере, развитая на основе данных оккультационных наблюдений мерцаний звезд с орбитальных станций. Сделаны аналитические оценки влияния неоднородностей на параметры лазерного пучка. Эти оценки показали, что одним из основных факторов, ограничивающих возможности передачи лазерной энергии к космическому аппарату с лазерным реактивным двигателем, является наличие колмогоровской турбулентности. Осуществлено численное моделирование прохождения лазерного излучения для заданных трасс с помощью моделей фазовых экранов. Для численного моделирования фазовых экранов применен метод моделирования стохастических полей с большим диапазоном пространственного спектра неоднородностей.

Список литературы:

1. Tsujikawa Y., Imasaki K., Niino M., Manami Y., Hatsuda Y. Japanese activity on the laser application in space // Proc. of SPIE.
2. Гурвич А.С., Кон А.И., Миронов В.Л., Хмелевцов С.С. Лазерное излучение в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1976. 278 с.
3. Аксенов В.П., Банах В.А., Валуев В.В., Зуев В.Е., Морозов В.В., Смалихо И.Н., Цвык Р.Ш. Мощные лазерные пучки в случайно-неоднородной атмосфере / Под ред. В.А. Банаха. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998. 340 с.
4. Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1967. 548 с.
5. Fritts D.C. A review of gravity wave saturated processes, effects, and variability in the middle atmosphere // PAGEOPH. 1989. V. 130. N 2-3. P. 343-371.
6. Smith S.A., Fritts D.C., Van Zandt T.E. Evidence for a saturated spectrum of atmospheric gravity waves // J. Atmos. Sci. 1987. V. 44. N 10. P. 1404-1410.
7. Банах В.А., Смалихо И.Н. Распространение лазерного пучка в стратосфере // Оптика атмосф. и океана. 1994. Т. 7. № 10. С. 1357-1370.
8. Grechko G.M., Gurvich A.S., Kan V., Kireev S.V., Savchenko S.A. Anisotropy of spatial structures in the middle atmosphere // Adv. Space Res. 1992. V.12. N.10. P.169-175.
9. Гречко Г.М., Гурвич А.С., Кан В., Савченко С.А., Пахомов А.И. Наблюдения атмосферных мерцаний звезд с орбитальных станций "Салют-7" и "Мир" // Оптика атмосф. и океана. 2001. Т. 14. № 12. С. 1119-1131.
10. Гречко Г.М., Гурвич А.С., Кан В., Пахомов А.И., Подвязный Я.П., Савченко С.А. Наблюдения турбулентности в атмосфере на высотах 20-70 км // Докл. РАН. 1997. Т. 357. № 5. С. 683-686.
11. Гурвич А.С., Кан В., Савченко С.А., Пахомов А.И., Боровихин П.А., Волков О.Н., Калери А.Ю., Авдеев С.В., Корзун В.Г., Падалка Г.И., Подвязный Я.П. Исследование турбулентности и внутренних волн в стратосфере по наблюдениям мерцаний звезд из космоса: I. Наблюдения и анализ дисперсии мерцаний. II. Распределения вероятностей и спектры мерцаний // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2001. Т. 37. № 4. С. 469-501.
12. Гурвич А.С. Параметры турбулентности, внутренних волн и диссипация кинетической энергии в стратосфере по наблюдениям из космоса // Докл. РАН. 2002. Т. 385. № 2. С. 242-246.
13. Dalaudier F., Gurvich A.S., Kan V., Sidi C. Middle stratosphere temperature spectra observed with stellar scintillation and in situ techniques // Adv. Space Res. 1994. V. 14. N 9. P. 61-64.
14. Tsuda T., Van Zandt T.E., Mizumoto M., Kato S., Fukao S. Spectral analisys of temperature and Brunt - Vaisala frequency fluctuations observed by radiosondes // J. Geophys. Res. D. 1991. V. 96. N 9. P. 17265-17278.
15. Fritts D.C., Tsuda T., Sato T., Fukao S., Kato S. Observational evidence of a saturated gravity wave spectrum in the troposphere and lower stratosphere // J. Atmos. Sci. 1988. V. 45. N 12. P. 1741-1759.
16. Gurvich A.S., Brekhovskikh V.L. Study of the turbulence and inner waves in the stratosphere based on the observations of stellar scintillations from space: A model of scintillation spectra // Waves Random Media. 2001. V. 11. № 3. P. 163-181.
17. Госсард Э.Э., Хук У.Х. Волны в атмосфере. М.: Мир, 1978. 532 с.
18. Грачева М.Е., Гурвич А.С. Простая модель для расчета турбулентных помех в оптических системах // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1980. Т. 16. № 10. С. 1107-1111.
19. Weinstock J. Using radar to estimate dissipation rates in thin layers of turbulence // Radio Sci. 1981. V. 16. N 6. P. 1401-1406.
20. Sato T., Woodman R.F. Fine altitude resolution radar observations of stratospheric turbulent layers by the Arecibo 430 MHz radar //J. Atmos. Sci. 1982. V. 39. N 11. P. 2546-2552.
21. Гурвич А.С., Кан В. Структура неоднородностей плотности в стратосфере по наблюдениям мерцаний звезд: I. Модель 3D спектра и реконструкция ее параметров. II. Характерные масштабы, структурные характеристики и диссипация кинетической энергии // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2003 (в печати).
22. Гурвич А.С., Кан В., Федорова О.В. Радиопросвечивание стратосферы спутниками GPS-Microlab-1: Фазовые флуктуации // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2000. Т. 36. № 3. С. 330-338.
23. Шереметьева Т.А., Филиппов Г.Н. Метод моделирования случайных возмущений волнового фронта с широким диапазоном масштабов флуктуаций // Оптика атмосф. и океана. 2000. Т. 13. № 5. С. 529-533.