Nedavno je američka sonda Spirit završila test laserske komunikacije u dubokom svemiru sa zemaljskim objektima udaljenim 16 miliona kilometara, postavljajući novi rekord u udaljenosti optičke komunikacije u svemiru. Koje su prednosti...laserska komunikacijaNa osnovu tehničkih principa i zahtjeva misije, koje poteškoće treba savladati? Kakvi su izgledi za njegovu primjenu u oblasti 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 preći udaljeni međuzvjezdani prostor, savladati ekstremna okruženja i teške uvjete, prikupiti i prenijeti vrijedne podatke, a komunikacijska tehnologija igra vitalnu ulogu.
Šematski dijagramlaserska komunikacija u dubokom svemirueksperiment između satelitske sonde Spirit i zemaljske opservatorije
Dana 13. oktobra, sonda Spirit lansirana je, započinjući istraživačko putovanje koje će trajati najmanje osam godina. Na početku misije, sarađivala je s teleskopom Hale u opservatoriji Palomar u Sjedinjenim Američkim 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 savladati najmanje četiri vrste poteškoća. Pažnju zaslužuju problemi s udaljenošću, slabljenjem i interferencijom signala, ograničenjem i kašnjenjem propusnog opsega, ograničenjem energije i disipacijom topline. Istraživači su dugo predviđali i pripremali se za ove poteškoće te su probili niz ključnih tehnologija, postavljajući dobru osnovu za sondu Spirit za provođenje eksperimenata laserske komunikacije u dubokom svemiru.
Prije svega, detektor Spirit koristi tehnologiju brzog prijenosa podataka, odabrani laserski snop kao prijenosni medij, opremljen...laser velike snagepredajnik, 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 usvaja efikasnu tehnologiju kodiranja, koja može postići veću brzinu prijenosa podataka unutar ograničenog propusnog opsega optimizacijom kodiranja podataka. Istovremeno, može smanjiti stopu grešaka u bitovima i poboljšati tačnost prijenosa podataka korištenjem tehnologije kodiranja s korekcijom grešaka unaprijed.
Treće, uz pomoć inteligentne tehnologije raspoređivanja i upravljanja, sonda ostvaruje optimalno korištenje komunikacijskih resursa. Tehnologija može automatski prilagoditi komunikacijske protokole i brzine prijenosa u skladu s promjenama zahtjeva zadatka i komunikacijskog okruženja, čime se osiguravaju najbolji komunikacijski rezultati u ograničenim energetskim uvjetima.
Konačno, kako bi se poboljšala sposobnost prijema signala, sonda Spirit koristi tehnologiju prijema s više snopova. 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 očigledne, skrivene u tajni
Nije teško otkriti da vanjski svijetlaserje ključni element testa komunikacije u dubokom svemiru koju je provela sonda Spirit, pa koje specifične prednosti laser ima da bi pomogao značajan napredak komunikacije u dubokom svemiru? U čemu je misterija?
S jedne strane, rastuća potražnja za ogromnim količinama podataka, 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 desetinama miliona kilometara, radio valovi postepeno postaju "nemoćni".
Dok laserska komunikacija kodira informacije na fotonima, u poređenju sa radio talasima, bliski infracrveni svjetlosni talasi imaju užu talasnu dužinu i višu frekvenciju, što omogućava izgradnju "autoputa" prostornih podataka sa efikasnijim i glatkijim prenosom informacija. Ova tačka je preliminarno potvrđena u ranim svemirskim eksperimentima u niskoj Zemljinoj orbiti. Nakon preduzimanja relevantnih adaptivnih mjera i prevazilaženja atmosferskih smetnji, brzina prenosa podataka laserskog komunikacijskog sistema je nekada bila skoro 100 puta veća od brzine prethodnih komunikacijskih sredstava.
Vrijeme objave: 26. februar 2024.