Americká sonda Spirit nedávno dokončila test laserové komunikace v hlubokém vesmíru s pozemními zařízeními vzdálenými 16 milionů kilometrů a stanovila tak nový rekord v dosahu optické komunikace v dale... Jaké jsou tedy výhody...laserová komunikaceNa základě technických principů a požadavků mise, jaké obtíže musí překonat? Jaká je perspektiva jeho uplatnění v oblasti průzkumu hlubokého vesmíru v budoucnu?
Technologické průlomy, nebojíme se výzev
Průzkum hlubokého vesmíru je pro kosmické výzkumníky extrémně náročným úkolem. Sondy musí překonávat vzdálený mezihvězdný prostor, překonávat extrémní prostředí a drsné podmínky, získávat a přenášet cenná data a komunikační technologie v tom hrají zásadní roli.
Schéma zapojenílaserová komunikace v hlubokém vesmíruexperiment mezi satelitní sondou Spirit a pozemní observatoří
Sonda Spirit byla 13. října vypuštěna a zahájila tak svou průzkumnou cestu, která bude trvat nejméně osm let. Na začátku mise spolupracovala s teleskopem Hale na observatoři Palomar ve Spojených státech na testování technologie laserové komunikace v hlubokém vesmíru, přičemž pro přenos dat s týmy na Zemi využívala laserové kódování v blízké infračervené oblasti. Za tímto účelem musí detektor a jeho laserové komunikační zařízení překonat nejméně čtyři typy problémů. Pozornost si zaslouží problémy s velkou vzdáleností, útlumem a rušením signálu, omezením a zpožděním šířky pásma, omezením energie a odvodem tepla. Výzkumníci tyto obtíže již dlouho předvídali a připravovali se na ně a prolomili řadu klíčových technologií, čímž položili dobrý základ pro sondu Spirit k provádění experimentů s laserovou komunikací v hlubokém vesmíru.
Detektor Spirit v první řadě využívá technologii vysokorychlostního přenosu dat, jako přenosové médium je zvolen laserový paprsek a je vybaven...vysoce výkonný laservysílač, využívající výhodylaserový přenosrychlost a vysoká stabilita, pokus o navázání laserových komunikačních spojení v prostředí hlubokého vesmíru.
Za druhé, za účelem zlepšení spolehlivosti a stability komunikace používá detektor Spirit efektivní technologii kódování, která umožňuje dosáhnout vyšší rychlosti přenosu dat v rámci omezené šířky pásma optimalizací kódování dat. Zároveň umožňuje snížit míru bitových chyb a zlepšit přesnost přenosu dat pomocí technologie kódování s dopřednou korekcí chyb.
Za třetí, s pomocí inteligentní technologie plánování a řízení sonda dosahuje optimálního využití komunikačních zdrojů. Technologie dokáže automaticky upravovat komunikační protokoly a přenosové rychlosti podle změn požadavků úkolu a komunikačního prostředí, čímž zajišťuje nejlepší komunikační výsledky i za podmínek omezené energie.
A konečně, pro zlepšení příjmu signálu používá sonda Spirit technologii vícepaprskového příjmu. Tato technologie využívá více přijímacích antén k vytvoření pole, což může zvýšit citlivost příjmu a stabilitu signálu a následně udržovat stabilní komunikační spojení v komplexním prostředí hlubokého vesmíru.
Výhody jsou zřejmé, skryté v tajemství
Není těžké zjistit, že vnější světlaserje klíčovým prvkem testu vesmírné komunikace sondy Spirit, takže jaké konkrétní výhody má laser, které by mohly pomoci v významném pokroku v vesmírné komunikaci? V čem je záhada?
Na jedné straně rostoucí poptávka po masivních datech, obrázcích a videích s vysokým rozlišením pro mise průzkumu hlubokého vesmíru nutně vyžaduje vyšší rychlosti přenosu dat pro komunikaci v hlubokém vesmíru. Vzhledem k přenosové vzdálenosti, která často „začíná“ desítkami milionů kilometrů, jsou rádiové vlny postupně „bezmocné“.
Zatímco laserová komunikace kóduje informace na fotonech, ve srovnání s rádiovými vlnami mají blízké infračervené světelné vlny užší vlnovou délku a vyšší frekvenci, což umožňuje vybudovat prostorovou datovou „dálnici“ s efektivnějším a plynulejším přenosem informací. Tento fakt byl předběžně ověřen v raných vesmírných experimentech na nízké oběžné dráze Země. Po přijetí příslušných adaptivních opatření a překonání atmosférického rušení byla rychlost přenosu dat laserového komunikačního systému kdysi téměř 100krát vyšší než u předchozích komunikačních prostředků.
Čas zveřejnění: 26. února 2024