Nedavno je američka sonda Spirit završila test laserske komunikacije u dubokom svemiru sa zemaljskim objektima udaljenim 16 milijuna kilometara, postavivši novi rekord u udaljenosti optičke komunikacije u svemiru. Koje su prednostilaserska komunikacijaNa temelju tehničkih načela i zahtjeva misije, koje poteškoće treba prevladati? Kakvi su izgledi za njegovu primjenu u području istraživanja dubokog svemira u budućnosti?
Tehnološki prodori, ne boje se izazova
Istraživanje dubokog svemira izuzetno je izazovan zadatak za svemirske istraživače koji istražuju svemir. Sonde moraju prijeći udaljeni međuzvjezdani prostor, prevladati ekstremna okruženja i teške uvjete, prikupiti i prenijeti vrijedne podatke, a komunikacijska tehnologija igra vitalnu ulogu.
Shematski dijagramlaserska komunikacija u dubokom svemirueksperiment između satelitske sonde Spirit i zemaljskog opservatorija
Sonda Spirit lansirana je 13. listopada, započevši istraživačko putovanje koje će trajati najmanje osam godina. Na početku misije, surađivala je s teleskopom Hale u zvjezdarnici Palomar u Sjedinjenim Državama kako bi testirala tehnologiju laserske komunikacije u dubokom svemiru, koristeći lasersko kodiranje bliskog infracrvenog zračenja za komunikaciju podataka s timovima na Zemlji. U tu svrhu, detektor i njegova oprema za lasersku komunikaciju moraju prevladati najmanje četiri vrste poteškoća. Pozornost zaslužuju problemi s udaljenošću, slabljenjem i smetnjama signala, ograničenjem i kašnjenjem propusnosti, ograničenjem energije i odvođenjem topline. Istraživači su dugo predviđali i pripremali se za ove poteškoće te su probili niz ključnih tehnologija, postavljajući dobre temelje za sondu Spirit za provođenje eksperimenata laserske komunikacije u dubokom svemiru.
Prije svega, detektor Spirit koristi tehnologiju brzog prijenosa podataka, odabranu lasersku zraku kao prijenosni medij, opremljenulaser velike snageodašiljač, koristeći prednostilaserski prijenosbrzinu i visoku stabilnost, pokušavajući uspostaviti laserske komunikacijske veze u okruženju dubokog svemira.
Drugo, kako bi se poboljšala pouzdanost i stabilnost komunikacije, detektor Spirit koristi učinkovitu tehnologiju kodiranja koja može postići veću brzinu prijenosa podataka unutar ograničene propusnosti optimizacijom kodiranja podataka. Istovremeno, može smanjiti stopu pogrešaka u bitovima i poboljšati točnost prijenosa podataka korištenjem tehnologije kodiranja s ispravljanjem pogrešaka unaprijed.
Treće, uz pomoć inteligentne tehnologije raspoređivanja i upravljanja, sonda ostvaruje optimalno korištenje komunikacijskih resursa. Tehnologija može automatski prilagoditi komunikacijske protokole i brzine prijenosa prema promjenama u zahtjevima zadatka i komunikacijskom okruženju, čime se osiguravaju najbolji komunikacijski rezultati u uvjetima ograničene energije.
Konačno, kako bi se poboljšala sposobnost prijema signala, sonda Spirit koristi tehnologiju prijema s više snopa. Ova tehnologija koristi više prijemnih antena za formiranje niza, što može poboljšati osjetljivost prijema i stabilnost signala, a zatim održati stabilnu komunikacijsku vezu u složenom okruženju dubokog svemira.
Prednosti su očite, skrivene u tajni
Nije teško otkriti da vanjski svijetlaserje ključni element testa komunikacije u dubokom svemiru sonde Spirit, pa koje specifične prednosti laser ima kako bi pomogao značajan napredak komunikacije u dubokom svemiru? U čemu je misterij?
S jedne strane, rastuća potražnja za masovnim podacima, slikama visoke rezolucije i videozapisima za misije istraživanja dubokog svemira neizbježno će zahtijevati veće brzine prijenosa podataka za komunikaciju u dubokom svemiru. Suočeni s udaljenošću prijenosa komunikacije koja često "počinje" s desecima milijuna kilometara, radiovalovi postupno postaju "nemoćni".
Dok laserska komunikacija kodira informacije na fotonima, u usporedbi s radiovalovima, bliski infracrveni svjetlosni valovi imaju užu valnu duljinu i višu frekvenciju, što omogućuje izgradnju prostorne podatkovne "autoceste" s učinkovitijim i glatkijim prijenosom informacija. Ova je točka preliminarno potvrđena u ranim svemirskim eksperimentima u niskoj Zemljinoj orbiti. Nakon poduzimanja relevantnih adaptivnih mjera i prevladavanja atmosferskih smetnji, brzina prijenosa podataka laserskog komunikacijskog sustava nekada je bila gotovo 100 puta veća od one kod prethodnih komunikacijskih sredstava.
Vrijeme objave: 26. veljače 2024.