Americká sonda Spirit nedávno dokončila test laserovej komunikácie v hlbokom vesmíre s pozemnými zariadeniami vzdialenými 16 miliónov kilometrov, čím vytvorila nový rekord v dosahu optickej komunikácie v vesmíre. Aké sú teda výhody...laserová komunikáciaNa základe technických princípov a požiadaviek misie, aké ťažkosti musí prekonať? Aká je perspektíva jeho uplatnenia v oblasti prieskumu hlbokého vesmíru v budúcnosti?
Technologické prielomy, nebojíme sa výziev
Prieskum hlbokého vesmíru je mimoriadne náročnou úlohou v rámci výskumu vesmíru. Sondy musia prekonať vzdialený medzihviezdny priestor, prekonať extrémne prostredia a drsné podmienky, získavať a prenášať cenné údaje a komunikačné technológie v tom zohrávajú kľúčovú úlohu.
Schematický diagramlaserová komunikácia v hlbokom vesmíreexperiment medzi satelitnou sondou Spirit a pozemným observatóriom
Sonda Spirit vypustila 13. októbra a začala tak svoju prieskumnú cestu, ktorá bude trvať najmenej osem rokov. Na začiatku misie spolupracovala s teleskopom Hale na observatóriu Palomar v Spojených štátoch na testovaní technológie laserovej komunikácie v hlbokom vesmíre, pričom na komunikáciu údajov s tímami na Zemi využívala laserové kódovanie v blízkej infračervenej oblasti. Na tento účel musia detektor a jeho laserové komunikačné zariadenie prekonať najmenej štyri typy ťažkostí. Pozornosť si zaslúžia problémy s diaľkou, útlmom a rušením signálu, obmedzením a oneskorením šírky pásma, obmedzením energie a rozptylom tepla. Výskumníci tieto ťažkosti dlho predvídali a pripravovali sa na ne a prelomili sériu kľúčových technológií, čím položili dobrý základ pre sondu Spirit na vykonávanie experimentov s laserovou komunikáciou v hlbokom vesmíre.
Detektor Spirit v prvom rade využíva technológiu vysokorýchlostného prenosu dát, ako prenosové médium je zvolený laserový lúč a je vybavený...vysokovýkonný laservysielač, využívajúci výhodylaserový prenosrýchlosť a vysokú stabilitu, snažia sa nadviazať laserové komunikačné spojenia v prostredí hlbokého vesmíru.
Po druhé, s cieľom zlepšiť spoľahlivosť a stabilitu komunikácie detektor Spirit využíva efektívnu technológiu kódovania, ktorá umožňuje dosiahnuť vyššiu rýchlosť prenosu dát v rámci obmedzenej šírky pásma optimalizáciou kódovania dát. Zároveň umožňuje znížiť bitovú chybovosť a zlepšiť presnosť prenosu dát použitím technológie kódovania s doprednou korekciou chýb.
Po tretie, pomocou inteligentnej technológie plánovania a riadenia sonda dosahuje optimálne využitie komunikačných zdrojov. Technológia dokáže automaticky upravovať komunikačné protokoly a prenosové rýchlosti podľa zmien v požiadavkách úlohy a komunikačného prostredia, čím zabezpečuje najlepšie komunikačné výsledky aj za obmedzených energetických podmienok.
Napokon, aby sa zlepšila schopnosť príjmu signálu, sonda Spirit využíva technológiu viaclúčového príjmu. Táto technológia využíva viacero prijímacích antén na vytvorenie poľa, čo môže zvýšiť citlivosť príjmu a stabilitu signálu a následne udržiavať stabilné komunikačné spojenie v komplexnom prostredí hlbokého vesmíru.
Výhody sú zrejmé, skryté v tajomstve
Nie je ťažké zistiť, že vonkajší svetlaserje kľúčovým prvkom testu vesmírnej komunikácie sondy Spirit, takže aké konkrétne výhody má laser, aby pomohol významnému pokroku v komunikácii hlbokého vesmíru? Čo je záhadou?
Na jednej strane rastúci dopyt po rozsiahlych dátach, obrázkoch a videách s vysokým rozlíšením pre misie prieskumu hlbokého vesmíru si nevyhnutne vyžaduje vyššie rýchlosti prenosu dát pre komunikáciu v hlbokom vesmíre. Vzhľadom na vzdialenosť prenosu komunikácie, ktorá často „začína“ desiatkami miliónov kilometrov, sú rádiové vlny postupne „bezmocné“.
Zatiaľ čo laserová komunikácia kóduje informácie na fotónoch, v porovnaní s rádiovými vlnami majú blízke infračervené svetelné vlny užšiu vlnovú dĺžku a vyššiu frekvenciu, čo umožňuje vybudovať priestorovú dátovú „diaľnicu“ s efektívnejším a plynulejším prenosom informácií. Tento bod bol predbežne overený v prvých vesmírnych experimentoch na nízkej obežnej dráhe Zeme. Po prijatí príslušných adaptačných opatrení a prekonaní atmosférického rušenia bola rýchlosť prenosu dát laserového komunikačného systému kedysi takmer 100-krát vyššia ako u predchádzajúcich komunikačných prostriedkov.
Čas uverejnenia: 26. februára 2024