Sonda US Spirit nedávno dokončila test laserové komunikace v hlubokém vesmíru s pozemními zařízeními vzdálenými 16 milionů kilometrů, čímž vytvořila nový rekord vzdálenosti kosmické optické komunikace.Jaké jsou tedy výhodylaserová komunikace?Na základě technických principů a požadavků mise, jaké obtíže musí překonat?Jaká je perspektiva jeho uplatnění v oblasti průzkumu hlubokého vesmíru do budoucna?
Technologické průlomy, nebojíme se výzev
Průzkum hlubokého vesmíru je extrémně náročný úkol v průběhu vesmírných výzkumníků zkoumajících vesmír.Sondy potřebují překonat vzdálený mezihvězdný prostor, překonat extrémní prostředí a drsné podmínky, získávat a přenášet cenná data a komunikační technologie hraje zásadní roli.
Schématický diagramlaserová komunikace hlubokého vesmíruexperiment mezi satelitní sondou Spirit a pozemní observatoří
13. října odstartovala sonda Spirit a zahájila cestu průzkumu, která potrvá nejméně osm let.Na začátku mise spolupracovala s dalekohledem Hale na observatoři Palomar ve Spojených státech na testování technologie laserové komunikace v hlubokém vesmíru, využívající kódování blízkého infračerveného laseru ke komunikaci dat s týmy na Zemi.Za tímto účelem musí detektor a jeho laserové komunikační zařízení překonat nejméně čtyři typy obtíží.Pozornost si zaslouží vzdálená vzdálenost, útlum a rušení signálu, omezení šířky pásma a zpoždění, omezení energie a problémy s rozptylem tepla.Výzkumníci dlouho předvídali a připravovali se na tyto potíže a prolomili řadu klíčových technologií, čímž položili dobrý základ pro sondu Spirit pro provádění experimentů s laserovou komunikací v hlubokém vesmíru.
Detektor Spirit využívá především vysokorychlostní technologii přenosu dat, vybraný laserový paprsek jako přenosové médium, vybavený avysoce výkonný laservysílač, s využitím výhodlaserový přenosrychlost a vysokou stabilitu, snaží se vytvořit laserové komunikační spojení v prostředí hlubokého vesmíru.
Za druhé, za účelem zlepšení spolehlivosti a stability komunikace využívá detektor Spirit účinnou kódovací technologii, která může dosáhnout vyšší rychlosti přenosu dat v omezené šířce pásma optimalizací kódování dat.Zároveň dokáže snížit bitovou chybovost a zlepšit přesnost přenosu dat pomocí technologie dopředného kódování korekce chyb.
Za třetí, pomocí inteligentní technologie plánování a řízení sonda realizuje optimální využití komunikačních zdrojů.Technologie dokáže automaticky upravovat komunikační protokoly a přenosové rychlosti podle změn v požadavcích úlohy a komunikačního prostředí, a tak zajistit nejlepší výsledky komunikace za omezených energetických podmínek.
A konečně, aby se zlepšila schopnost příjmu signálu, sonda Spirit využívá technologii vícepaprskového příjmu.Tato technologie využívá více přijímacích antén k vytvoření pole, které může zvýšit citlivost příjmu a stabilitu signálu a poté udržovat stabilní komunikační spojení ve složitém prostředí hlubokého vesmíru.
Výhody jsou zřejmé, skryté v tajemství
Vnější svět není těžké zjistit, želaserje základním prvkem testu komunikace v hlubokém vesmíru sondy Spirit, jaké konkrétní výhody má tedy laser, aby pomohl významnému pokroku komunikace v hlubokém vesmíru?Co je to záhada?
Na jedné straně rostoucí poptávka po masivních datech, obrázcích s vysokým rozlišením a videích pro mise průzkumu hlubokého vesmíru nutně vyžaduje vyšší rychlosti přenosu dat pro komunikaci v hlubokém vesmíru.Tváří v tvář komunikační přenosové vzdálenosti, která často „začíná“ na desítkách milionů kilometrů, jsou rádiové vlny postupně „bezmocné“.
Zatímco laserová komunikace kóduje informace na fotonech, ve srovnání s rádiovými vlnami mají vlny blízkého infračerveného světla užší vlnovou délku a vyšší frekvenci, což umožňuje vybudovat „dálnici“ prostorových dat s účinnějším a plynulejším přenosem informací.Tento bod byl předběžně ověřen v prvních vesmírných experimentech na nízké oběžné dráze Země.Po provedení příslušných adaptačních opatření a překonání atmosférického rušení byla rychlost přenosu dat laserového komunikačního systému jednou téměř 100krát vyšší než u předchozích komunikačních prostředků.
Čas odeslání: 26. února 2024