Recent, sonda US Spirit a finalizat un test de comunicare cu laser în spațiul adânc cu instalații terestre la 16 milioane de kilometri distanță, stabilind un nou record de distanță de comunicații optice spațiale.Deci care sunt avantajelecomunicare cu laser?Pe baza principiilor tehnice și a cerințelor misiunii, ce dificultăți trebuie să depășească?Care este perspectiva aplicării sale în domeniul explorării spațiului adânc în viitor?
Descoperiri tehnologice, fără frică de provocări
Explorarea spațiului adânc este o sarcină extrem de provocatoare în cursul cercetătorilor spațiali care explorează universul.Sondele trebuie să traverseze spațiul interstelar îndepărtat, să depășească mediile extreme și condițiile dure, să obțină și să transmită date valoroase, iar tehnologia comunicațiilor joacă un rol vital.
Schema schematică acomunicare cu laser în spațiul adâncexperiment între sonda satelit Spirit și observatorul de la sol
Pe 13 octombrie s-a lansat sonda Spirit, care începe o călătorie de explorare care va dura cel puțin opt ani.La începutul misiunii, a lucrat cu telescopul Hale de la Observatorul Palomar din Statele Unite pentru a testa tehnologia de comunicare cu laser în spațiul adânc, folosind codarea laser în infraroșu apropiat pentru a comunica date cu echipele de pe Pământ.În acest scop, detectorul și echipamentul său de comunicare cu laser trebuie să depășească cel puțin patru tipuri de dificultăți.Respectiv, distanța la distanță, 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 pentru aceste dificultăți și au depășit o serie de tehnologii cheie, punând o bază bună pentru ca sonda Spirit să efectueze experimente de comunicare cu laser în spațiul adânc.
În primul rând, detectorul Spirit utilizează tehnologia de transmisie a datelor de mare viteză, raza laser selectată ca mediu de transmisie, echipată cu unlaser de mare puteretransmițător, folosind avantajele detransmisie cu laserviteză și stabilitate ridicată, încercând să stabilească legături de comunicație laser în mediul spațiului adânc.
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 lățimea de bandă limitată prin optimizarea codării datelor.În același timp, poate reduce rata de eroare de biți și poate îmbunătăți acuratețea transmisiei datelor prin utilizarea tehnologiei de codare de corectare a erorilor înainte.
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 sarcinilor 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 tehnologia de recepție cu mai multe fascicule.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 stabilă de comunicație în mediul complex de spațiu adânc.
Avantajele sunt evidente, ascunse în secret
Lumea exterioară nu este greu de găsit călasereste elementul de bază al testului de comunicare în spațiul adânc al sondei Spirit, deci ce avantaje specifice are laserul pentru a ajuta la progresul semnificativ al comunicării în spațiul adânc?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 adânc va necesita cu siguranță rate de transmisie de date mai mari pentru comunicațiile în spațiul adânc.În fața distanței de transmisie a comunicațiilor care adesea „începe” cu zeci de milioane de kilometri, undele radio sunt treptat „neputincioase”.
În timp ce comunicarea cu laser codifică informații despre fotoni, în comparație cu undele radio, undele de lumină în infraroșu apropiat au o lungime de undă mai îngustă și o frecvență mai mare, făcând posibilă construirea unei „autostrăzi” de date spațiale cu o transmisie mai eficientă și mai fluidă a informațiilor.Acest punct a fost verificat preliminar în primele experimente spațiale pe orbita joasă a Pământului.După luarea măsurilor adaptative relevante și depășirea interferențelor atmosferice, viteza de transmisie a datelor a sistemului de comunicații cu laser a fost odată de aproape 100 de ori mai mare decât cea a mijloacelor de comunicare anterioare.
Ora postării: 26-feb-2024