Наскоро американската сонда Spirit завърши тест за лазерна комуникация в дълбокия космос с наземни съоръжения на 16 милиона километра, поставяйки нов рекорд за космическа оптична комуникация.И така, какви са предимствата налазерна комуникация?Въз основа на техническите принципи и изискванията на мисията, какви трудности трябва да преодолее?Каква е перспективата за неговото приложение в областта на изследването на дълбокия космос в бъдеще?
Технологични пробиви, без страх от предизвикателства
Изследването на дълбокия космос е изключително предизвикателна задача в хода на космическите изследователи, изследващи Вселената.Сондите трябва да прекосят далечно междузвездно пространство, да преодолеят екстремни среди и тежки условия, да придобият и предават ценни данни, а комуникационните технологии играят жизненоважна роля.
Принципна схема налазерна комуникация в дълбокия космосексперимент между сателитната сонда Spirit и наземната обсерватория
На 13 октомври сондата Spirit стартира, започвайки пътуване на изследване, което ще продължи поне осем години.В началото на мисията той работи с телескопа Hale в обсерваторията Palomar в Съединените щати, за да тества технологията за лазерна комуникация в дълбокия космос, използвайки лазерно кодиране в близката инфрачервена област за комуникация на данни с екипи на Земята.За тази цел детекторът и неговото лазерно комуникационно оборудване трябва да преодолеят най-малко четири вида трудности.Съответно отдалеченото разстояние, затихването на сигнала и смущенията, ограничаването на честотната лента и забавянето, ограничаването на енергията и проблемите с разсейването на топлината заслужават внимание.Изследователите отдавна са очаквали и са се подготвили за тези трудности и са пробили серия от ключови технологии, поставяйки добра основа за сондата Spirit за извършване на експерименти за лазерна комуникация в дълбокия космос.
На първо място, детекторът Spirit използва технология за високоскоростно предаване на данни, избран лазерен лъч като среда за предаване, оборудван свисокомощен лазерпредавател, използвайки предимствата налазерно предаванескорост и висока стабилност, опитвайки се да установят лазерни комуникационни връзки в дълбокия космос.
Второ, за да подобри надеждността и стабилността на комуникацията, детекторът Spirit използва ефективна технология за кодиране, която може да постигне по-висока скорост на предаване на данни в рамките на ограничената честотна лента чрез оптимизиране на кодирането на данни.В същото време, той може да намали честотата на битовите грешки и да подобри точността на предаване на данни чрез използване на технологията за кодиране за корекция на грешки напред.
Трето, с помощта на интелигентна технология за планиране и контрол, сондата реализира оптималното използване на комуникационните ресурси.Технологията може автоматично да коригира комуникационните протоколи и скоростите на предаване според промените в изискванията на задачата и комуникационната среда, като по този начин гарантира най-добрите комуникационни резултати при ограничени енергийни условия.
И накрая, за да подобри способността за приемане на сигнал, сондата Spirit използва технология за многолъчево приемане.Тази технология използва множество приемащи антени, за да формира масив, който може да подобри чувствителността на приемане и стабилността на сигнала и след това да поддържа стабилна комуникационна връзка в сложната дълбока космическа среда.
Предимствата са очевидни, скрити в тайната
Външният свят не е трудно да се открие, челазере основният елемент от теста за комуникация в дълбокия космос на сондата Spirit, така че какви специфични предимства има лазерът, за да помогне за значителния напредък на комуникацията в дълбокия космос?Каква е мистерията?
От една страна, нарастващото търсене на масивни данни, изображения с висока разделителна способност и видеоклипове за мисии за изследване на дълбокия космос е задължително да изисква по-високи скорости на предаване на данни за комуникации в дълбокия космос.Пред разстоянието за предаване на комуникация, което често „започва“ с десетки милиони километри, радиовълните постепенно стават „безсилни“.
Докато лазерната комуникация кодира информация за фотони, в сравнение с радиовълните, близките инфрачервени светлинни вълни имат по-тясна дължина на вълната и по-висока честота, което прави възможно изграждането на „магистрала“ за пространствени данни с по-ефективно и гладко предаване на информация.Тази точка е предварително потвърдена в ранните космически експерименти в ниска околоземна орбита.След предприемане на съответните адаптивни мерки и преодоляване на атмосферните смущения, скоростта на предаване на данни на лазерната комуникационна система някога е била почти 100 пъти по-висока от тази на предишните средства за комуникация.
Време на публикуване: 26 февруари 2024 г