Recent, sonda americană Spirit a finalizat un test de comunicare cu laser în spațiul cosmic cu instalații terestre aflate la 16 milioane de kilometri distanță, stabilind un nou record de distanță pentru comunicarea optică în spațiu. Așadar, care sunt avantajele...comunicare cu laserPe baza principiilor tehnice și a cerințelor misiunii, ce dificultăți trebuie depășite? Care sunt perspectivele aplicării sale în domeniul explorării spațiului cosmic în viitor?
Descoperiri tehnologice, fără frică de provocări
Explorarea spațiului îndepărtat este o sarcină extrem de dificilă în procesul de explorare a universului de către cercetătorii spațiali. Sondele trebuie să traverseze spațiul interstelar îndepărtat, să depășească medii extreme și condiții dure, să achiziționeze și să transmită date valoroase, iar tehnologia comunicațiilor joacă un rol vital.
Diagramă schematică acomunicarea cu laser în spațiul profundexperiment între sonda satelitului Spirit și observatorul terestru
Pe 13 octombrie, sonda Spirit a fost lansată, începând o călătorie de explorare care va dura cel puțin opt ani. La începutul misiunii, aceasta a colaborat cu telescopul Hale de la Observatorul Palomar din Statele Unite pentru a testa tehnologia de comunicații laser în spațiul cosmic, utilizând codarea laser în infraroșu apropiat pentru a comunica date cu echipele de pe Pământ. În acest scop, detectorul și echipamentul său de comunicații laser trebuie să depășească cel puțin patru tipuri de dificultăți. Respectiv, distanța, atenuarea și interferența semnalului, limitarea și întârzierea lățimii de bandă, limitarea energiei și problemele de disipare a căldurii merită atenție. Cercetătorii au anticipat și s-au pregătit de mult timp pentru aceste dificultăți și au depășit o serie de tehnologii cheie, punând o bază solidă pentru ca sonda Spirit să efectueze experimente de comunicații laser în spațiul cosmic.
În primul rând, detectorul Spirit utilizează tehnologie de transmisie a datelor de mare viteză, cu fascicul laser selectat ca mediu de transmisie, echipat cu un...laser de mare puteretransmițător, utilizând avantajeletransmisie laserrată ridicată și stabilitate ridicată, încercând să stabilească legături de comunicație laser în mediul spațiului îndepărtat.
În al doilea rând, pentru a îmbunătăți fiabilitatea și stabilitatea comunicării, detectorul Spirit adoptă o tehnologie de codare eficientă, care poate obține o rată de transmisie a datelor mai mare în cadrul lățimii de bandă limitate prin optimizarea codării datelor. În același timp, poate reduce rata de eroare pe biți și poate îmbunătăți precizia transmisiei datelor utilizând tehnologia de codare de corecție a erorilor directe.
În al treilea rând, cu ajutorul tehnologiei inteligente de programare și control, sonda realizează utilizarea optimă a resurselor de comunicare. Tehnologia poate ajusta automat protocoalele de comunicare și ratele de transmisie în funcție de modificările cerințelor sarcinii și ale mediului de comunicare, asigurând astfel cele mai bune rezultate de comunicare în condiții de energie limitată.
În cele din urmă, pentru a îmbunătăți capacitatea de recepție a semnalului, sonda Spirit utilizează tehnologie de recepție multi-fascicul. Această tehnologie folosește mai multe antene de recepție pentru a forma o matrice, care poate îmbunătăți sensibilitatea de recepție și stabilitatea semnalului și apoi poate menține o conexiune de comunicație stabilă în mediul complex al spațiului cosmic.
Avantajele sunt evidente, ascunse în secret
Lumea exterioară nu este greu de găsit călasereste elementul central al testului de comunicare în spațiul cosmic al sondei Spirit, așadar ce avantaje specifice are laserul pentru a ajuta la progresul semnificativ al comunicării în spațiul cosmic? Care este misterul?
Pe de o parte, cererea tot mai mare de date masive, imagini de înaltă rezoluție și videoclipuri pentru misiunile de explorare a spațiului îndepărtat va necesita rate de transmisie a datelor mai mari pentru comunicațiile în spațiul îndepărtat. Având în vedere distanța de transmisie a comunicațiilor care adesea „începe” cu zeci de milioane de kilometri, undele radio devin treptat „neputincioase”.
În timp ce comunicarea cu laser codifică informații pe fotoni, în comparație cu undele radio, undele luminoase din infraroșu apropiat au o lungime de undă mai îngustă și o frecvență mai mare, ceea ce face posibilă construirea unei „autostrăzi” de date spațiale cu o transmisie a informațiilor mai eficientă și mai lină. Acest punct a fost verificat preliminar în cadrul experimentelor spațiale timpurii pe orbita terestră joasă. După luarea unor măsuri adaptive relevante și depășirea interferențelor atmosferice, rata de transmisie a datelor a sistemului de comunicații cu laser a fost cândva de aproape 100 de ori mai mare decât cea a mijloacelor de comunicație anterioare.
Data publicării: 26 februarie 2024