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Flat retroreflective arrays and foils for satellite laser ranging

Vogel, Moritz und Bartels, Nils und Feiling, Maximilian und Kästel, Jürgen und Scharring, Stefan und Riede, Wolfgang und Dekorsy, Thomas (2025) Flat retroreflective arrays and foils for satellite laser ranging. Acta Astronautica, 236, Seiten 756-754. Elsevier. doi: 10.1016/j.actaastro.2025.07.021. ISSN 0094-5765.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0094576525004515?ref=pdf_download&fr=RR-2&rr=96631b866d311603

Kurzfassung

Retroreflective structures play an important role in laser-based space applications, serving as navigation aids for spacecraft docking and enabling precise orbit determination through satellite laser ranging. These structures must deliver a high return signal over long distances while being durable, and capable of operating in the challenging conditions of space for extended periods. Flat retroreflective structures such as retroreflective foils would be beneficial to ensure a seamless integration with various satellites, particularly CubeSats. This study analyzes the far-field diffraction patterns of various commercially available retroreflective foils, which are crucial for calculating the optical cross-section. While the retroreflected signal from these foils is notably weaker than that of conventional corner-cube retroreflectors of equivalent area, it remains several orders of magnitude stronger than that of a diffusely reflecting surface. Beyond conventional retroreflective foils, which rely on arrays of microprisms, we explore the potential of flat retroreflective structures based on metasurfaces. These nanostructures offer intriguing possibilities, such as wavelength-dependent retroreflection, and may be engineered for compatibility with space environment. In the future, such advanced designs could enable innovative applications like satellite identification or attitude determination. Moreover, we theoretically analyze how the changing attitude of the satellite affects the return signal of potentially coherently retroreflecting arrays.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/215533/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Flat retroreflective arrays and foils for satellite laser ranging
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Vogel, Moritzmoritz.vogel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0009-2999-6204192792810
Bartels, NilsNils.Bartels (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Feiling, Maximilianmaximilian.feiling (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kästel, JürgenJuergen.Kaestel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Scharring, StefanStefan.Scharring (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Riede, WolfgangWolfgang.Riede (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dekorsy, ThomasThomas.Dekorsy (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2257-2854NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:19 Juli 2025
Erschienen in:Acta Astronautica
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:236
DOI:10.1016/j.actaastro.2025.07.021
Seitenbereich:Seiten 756-754
Verlag:Elsevier
ISSN:0094-5765
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Satellite laser rangingSLRSpace debrisRetroreflectorRetroreflective foilSpace traffic managementMetasurface
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Smarte Retroreflektoren
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Physik > Aktive optische Systeme
Institut für Technische Physik > Festkörperlaser und Nichtlineare Optik
Hinterlegt von: Vogel, Moritz
Hinterlegt am:26 Sep 2025 09:14
Letzte Änderung:26 Sep 2025 09:14

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