Нядаўна амерыканскі зонд «Спірыт» завяршыў выпрабаванне лазернай сувязі ў глыбокім космасе з наземнымі аб'ектамі на адлегласці 16 мільёнаў кіламетраў, усталяваўшы новы рэкорд далёкасці аптычнай касмічнай сувязі. Дык якія ж перавагі...лазерная сувязьЗыходзячы з тэхнічных прынцыпаў і патрабаванняў місіі, якія цяжкасці яму трэба пераадолець? Якія перспектывы яго прымянення ў галіне даследавання глыбокага космасу ў будучыні?
Тэхналагічныя прарывы, не баючыся выклікаў
Даследаванне глыбокага космасу — надзвычай складаная задача для касмічных даследчыкаў, якія вывучаюць Сусвет. Зондам неабходна перасякаць аддаленую міжзоркавую прастору, пераадольваць экстрэмальныя ўмовы і асяроддзе, збіраць і перадаваць каштоўныя дадзеныя, і камунікацыйныя тэхналогіі адыгрываюць у гэтым жыццёва важную ролю.
Схематычная дыяграмалазерная сувязь у глыбіні космасуэксперымент паміж спадарожнікавым зондам «Спірыт» і наземнай абсерваторыяй
13 кастрычніка зонд «Спірыт» быў запушчаны, пачаўшы падарожжа даследаванняў, якое працягнецца не менш за восем гадоў. На пачатку місіі ён супрацоўнічаў з тэлескопам «Хэйл» у абсерваторыі Паламар у ЗША для тэставання тэхналогіі лазернай сувязі ў глыбокім космасе, выкарыстоўваючы лазернае кадаванне блізкага інфрачырвонага дыяпазону для перадачы дадзеных камандам на Зямлі. Для гэтага дэтэктару і яго абсталяванню лазернай сувязі неабходна пераадолець як мінімум чатыры тыпы цяжкасцей. Адпаведна, заслугоўваюць увагі праблемы з вялікай адлегласцю, аслабленнем сігналу і перашкодамі, абмежаваннем і затрымкай прапускной здольнасці, абмежаваннем энергіі і цеплааддачай. Даследчыкі даўно прадбачылі і падрыхтаваліся да гэтых цяжкасцей, а таксама распрацавалі шэраг ключавых тэхналогій, заклаўшы добрую аснову для правядзення зондам «Спірыт» эксперыментаў па лазернай сувязі ў глыбокім космасе.
Па-першае, дэтэктар Spirit выкарыстоўвае тэхналогію хуткаснай перадачы дадзеных, абраны лазерны прамень у якасці носьбіта перадачы, абсталяваны...магутны лазерперадатчык, выкарыстоўваючы перавагілазерная перадачахуткасць і высокая стабільнасць, спрабуючы ўсталяваць лазерныя сувязі ў глыбокім космасе.
Па-другое, для павышэння надзейнасці і стабільнасці сувязі дэтэктар Spirit выкарыстоўвае эфектыўную тэхналогію кадавання, якая дазваляе дасягнуць больш высокай хуткасці перадачы дадзеных у межах абмежаванай прапускной здольнасці за кошт аптымізацыі кадавання дадзеных. Адначасова, выкарыстоўваючы тэхналогію кадавання з прамой карэкцыяй памылак, можна знізіць узровень памылак у бітах і павысіць дакладнасць перадачы дадзеных.
Па-трэцяе, з дапамогай інтэлектуальнай тэхналогіі планавання і кіравання зонд забяспечвае аптымальнае выкарыстанне рэсурсаў сувязі. Тэхналогія можа аўтаматычна карэктаваць пратаколы сувязі і хуткасць перадачы дадзеных у залежнасці ад змяненняў патрабаванняў задачы і асяроддзя сувязі, тым самым забяспечваючы найлепшыя вынікі сувязі ва ўмовах абмежаванага энергаспажывання.
Нарэшце, для паляпшэння магчымасці прыёму сігналу зонд Spirit выкарыстоўвае тэхналогію шматпрамянёвага прыёму. Гэтая тэхналогія выкарыстоўвае некалькі прыёмных антэн для фарміравання масіва, што можа павысіць адчувальнасць прыёму і стабільнасць сігналу, а затым падтрымліваць стабільную сувязь у складаным асяроддзі глыбокага космасу.
Перавагі відавочныя, схаваныя ў сакрэте
Знешні свет не цяжка выявіць, штолазерз'яўляецца асноўным элементам выпрабаванняў зонда «Спірыт» для сувязі ў глыбіні космасу, таму якія канкрэтныя перавагі мае лазер, каб дапамагчы значнаму прагрэсу ў сувязі ў глыбіні космасу? У чым жа таямніца?
З аднаго боку, расце попыт на велізарныя аб'ёмы дадзеных, выявы і відэа з высокім разрозненнем для місій па даследаванні глыбокага космасу, непазбежна, запатрабуе больш высокай хуткасці перадачы дадзеных для сувязі ў глыбокім космасе. З улікам адлегласці перадачы сувязі, якая часта «пачынаецца» з дзясяткаў мільёнаў кіламетраў, радыёхвалі паступова «стаюць нямоглымі».
У той час як лазерная сувязь кадуе інфармацыю ў выглядзе фатонаў, у параўнанні з радыёхвалямі, светлавыя хвалі блізкага інфрачырвонага дыяпазону маюць вузейшую даўжыню хвалі і больш высокую частату, што дазваляе пабудаваць прасторавую «магістраль» дадзеных з больш эфектыўнай і плаўнай перадачай інфармацыі. Гэты пункт быў папярэдне пацверджаны ў ранніх касмічных эксперыментах на нізкай калязямной арбіце. Пасля прыняцця адпаведных адаптыўных мер і пераадолення атмасферных перашкод хуткасць перадачы дадзеных лазернай сістэмы сувязі калісьці была амаль у 100 разоў вышэйшай, чым у папярэдніх сродкаў сувязі.
Час публікацыі: 26 лютага 2024 г.