Nedavno je američka sonda Spirit dovršila testiranje laserske komunikacije dubokog svemira sa zemaljskim postrojenjima udaljenim 16 milijuna kilometara, postavljajući novi rekord udaljenosti svemirske optičke komunikacije. Dakle, koje su prednostilaserska komunikacija? Na temelju tehničkih načela i zahtjeva misije, koje poteškoće treba prevladati? Koja je perspektiva njegove primjene u području istraživanja dubokog svemira u budućnosti?
Tehnološki iskorak, ne boji se izazova
Istraživanje dubokog svemira iznimno je izazovan zadatak za svemirske istraživače koji istražuju svemir. Sonde trebaju prijeći daleki međuzvjezdani prostor, prevladati ekstremna okruženja i teške uvjete, prikupiti i prenijeti vrijedne podatke, a komunikacijska tehnologija igra vitalnu ulogu.
Shematski dijagram odlaserska komunikacija dubokog svemiraeksperiment između satelitske sonde Spirit i zemaljske zvjezdarnice
Dana 13. listopada lansirana je sonda Spirit, započinjajući putovanje istraživanja koje će trajati najmanje osam godina. Na početku misije radio je s teleskopom Hale na Zvjezdarnici Palomar u Sjedinjenim Državama kako bi testirao tehnologiju laserske komunikacije dubokog svemira, koristeći lasersko kodiranje blizu infracrvenog za prijenos podataka s timovima na Zemlji. U tu svrhu, detektor i njegova laserska komunikacijska oprema moraju prevladati najmanje četiri vrste poteškoća. Odnosno, udaljenost, slabljenje signala i smetnje, ograničenje propusnosti i kašnjenje, ograničenje energije i problemi rasipanja topline zaslužuju pozornost. Istraživači su dugo predviđali i pripremali se za te poteškoće, te su probili niz ključnih tehnologija, postavljajući dobre temelje za sondu Spirit za izvođenje eksperimenata laserske komunikacije dubokog svemira.
Prije svega, detektor Spirit koristi tehnologiju prijenosa podataka velike brzine, odabranu lasersku zraku kao prijenosni medij, opremljenlaser velike snageodašiljač, koristeći prednostilaserski prijenosbrzinu i visoku stabilnost, pokušavajući uspostaviti laserske komunikacijske veze u dubokom svemirskom okruženju.
Drugo, kako bi se poboljšala pouzdanost i stabilnost komunikacije, detektor Spirit usvaja učinkovitu tehnologiju kodiranja, koja može postići veću brzinu prijenosa podataka unutar ograničene propusnosti optimiziranjem kodiranja podataka. Istodobno, može smanjiti stopu pogrešaka u bitovima i poboljšati točnost prijenosa podataka korištenjem tehnologije kodiranja s unaprijed ispravljenom pogreškom.
Treće, uz pomoć tehnologije inteligentnog planiranja i upravljanja, sonda ostvaruje optimalno korištenje komunikacijskih resursa. Tehnologija može automatski prilagoditi komunikacijske protokole i brzine prijenosa u skladu s promjenama u zahtjevima zadatka i komunikacijskom okruženju, čime se osiguravaju najbolji rezultati komunikacije pod ograničenim energetskim uvjetima.
Konačno, kako bi se poboljšala mogućnost prijema signala, sonda Spirit koristi tehnologiju prijema s više zraka. Ova tehnologija koristi više prijemnih antena za formiranje niza, koji može poboljšati osjetljivost prijema i stabilnost signala, a zatim održati stabilnu komunikacijsku vezu u složenom okruženju dubokog svemira.
Prednosti su očite, skrivene u tajni
Vanjski svijet nije teško otkriti da jelaserje ključni element testa komunikacije u dubokom svemiru sonde Spirit, pa koje posebne prednosti ima laser da pomogne značajan napredak komunikacije u dubokom svemiru? U čemu je tajna?
S jedne strane, sve veća potražnja za ogromnim podacima, slikama visoke razlučivosti i video zapisima za misije istraživanja dubokog svemira sigurno će zahtijevati veće brzine prijenosa podataka za komunikacije dubokog svemira. Pred udaljenošću komunikacijskog prijenosa koja često “počinje” s desecima milijuna kilometara, radiovalovi postupno postaju “nemoćni”.
Dok laserska komunikacija kodira informacije na fotonima, u usporedbi s radio valovima, svjetlosni valovi bliski infracrvenom imaju užu valnu duljinu i veću frekvenciju, što omogućuje izgradnju „autoceste“ prostornih podataka s učinkovitijim i glatkijim prijenosom informacija. Ova točka je preliminarno potvrđena u ranim svemirskim eksperimentima u niskoj orbiti Zemlje. Nakon poduzimanja odgovarajućih adaptivnih mjera i prevladavanja atmosferskih smetnji, brzina prijenosa podataka laserskog komunikacijskog sustava jednom je bila gotovo 100 puta veća od one kod prethodnih komunikacijskih sredstava.
Vrijeme objave: 26. veljače 2024