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In-orbit optical calibration for acquisition and tracking on OSIRIS4CubeSat

Rüddenklau, René und Rein, Fabian und Roubal, Christian und Rödiger, Benjamin und Schmidt, Christopher (2025) In-orbit optical calibration for acquisition and tracking on OSIRIS4CubeSat. In: SPIE Proceedings, 13355 (XXXVII). Free-Space Laser Communications XXXVII, 2025-01-25 - 2025-01-31, San Francisco, USA. doi: 10.1117/12.3039395.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
10MB

Offizielle URL: https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/13355/133550Y/In-orbit-optical-calibration-for-acquisition-and-tracking-on-OSIRIS4CubeSat/10.1117/12.3039395.full

Kurzfassung

OSIRIS4CubeSat, the smallest commercially available laser communication terminal, within the confines of 0.3-units inside of a three-unit CubeSat, was launched into space as PIXL-1 mission to demonstrate optical direct to earth links. This work primarily focuses on the commissioning, particularly emphasizing the performance of the active fine pointing and tracking mechanism. This steering mechanism plays a decisive role in rectifying pointing inaccuracies from the satellite's attitude determination and control system, within a 1-degree radius of its field of regard. A method is presented that mitigates acquisition and tracking irregularities, which occurred during commissioning in-orbit. Its root cause are reflections and introduced stray light of the internal transmission laser, which does influence the tracking receiver readings. The presented method allows to distinguish between the tracking beacon and the described crosstalk by calibrating the signal offsets on the detector with respect to the deflection angle of the fast-steering mirror. Subsequent evaluation of satellite passes, with telemetry recordings obtained from the deployed in-orbit calibration routine, showcase superior performance that meets the pointing requirements of the link budget. By using the developed optical calibration, OSIRIS4CubeSat achieves a mean tracking error of 71 urad, with a 3-sigma deviation of 140 urad down to low power levels of 119 pW. These results serve as validation of OSIRIS4CubeSat, demonstrating its capability to enable high-speed data transmission from low Earth orbit to the Earth's surface at data rates of up to 100 Mbit/s.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/213331/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:In-orbit optical calibration for acquisition and tracking on OSIRIS4CubeSat
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Rüddenklau, RenéRene.Rueddenklau (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2876-8591181017412
Rein, FabianFabian.Rein (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roubal, ChristianChristian.Roubal (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7974-6977NICHT SPEZIFIZIERT
Rödiger, BenjaminBenjamin.Roediger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-9856-1806181017414
Schmidt, ChristopherChristopher.Schmidt (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:19 März 2025
Erschienen in:SPIE Proceedings
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:13355
DOI:10.1117/12.3039395
Name der Reihe:LASE Free-Space Laser Communications
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Laser communication terminals, Acquisition and Tracking, Sensors, Calibration, Optical tracking, CubeSat
Veranstaltungstitel:Free-Space Laser Communications XXXVII
Veranstaltungsort:San Francisco, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:25 Januar 2025
Veranstaltungsende:31 Januar 2025
Veranstalter :SPIE
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - OSIRIS Future
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Optische Satellitenlinks
Hinterlegt von: Rüddenklau, René
Hinterlegt am:27 Mär 2025 16:17
Letzte Änderung:27 Mär 2025 16:17

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