Нядаўна амерыканскі зонд Spirit завяршыў выпрабаванні лазернай сувязі ў далёкім космасе з наземнымі аб'ектамі на адлегласці 16 мільёнаў кіламетраў, усталяваўшы новы рэкорд далёкасці касмічнай аптычнай сувязі. Такім чынам, якія перавагілазерная сувязь? Зыходзячы з тэхнічных прынцыпаў і патрабаванняў місіі, якія цяжкасці яму трэба пераадолець? Якая перспектыва яго прымянення ў галіне асваення далёкага космасу ў будучыні?
Тэхналагічныя прарывы, не баяцца выклікаў
Даследаванне глыбокага космасу з'яўляецца надзвычай складанай задачай для даследчыкаў космасу, якія даследуюць Сусвет. Зондам неабходна перасякаць далёкую міжзоркавую прастору, пераадольваць экстрэмальныя ўмовы і суровыя ўмовы, атрымліваць і перадаваць каштоўныя даныя, і камунікацыйныя тэхналогіі адыгрываюць важную ролю.
Прынцыповая схемалазерная сувязь далёкага космасуэксперымент паміж спадарожнікавым зондам Spirit і наземнай абсерваторыяй
13 кастрычніка зонд Spirit стартаваў, пачынаючы даследчыцкі шлях, які будзе доўжыцца як мінімум восем гадоў. У пачатку місіі ён працаваў з тэлескопам Хейла ў абсерваторыі Паламар у Злучаных Штатах, каб праверыць тэхналогію лазернай сувязі ў глыбокім космасе з выкарыстаннем лазернага кадавання ў блізкім інфрачырвоным дыяпазоне для перадачы дадзеных камандам на Зямлі. Для гэтага дэтэктар і яго лазернае камунікацыйнае абсталяванне павінны пераадолець як мінімум чатыры тыпы цяжкасцей. Адпаведна, заслугоўваюць увагі далёкая адлегласць, згасанне сігналу і перашкоды, абмежаванне прапускной здольнасці і затрымка, абмежаванне энергіі і цеплавыдзяленне. Даследчыкі даўно прадбачылі гэтыя цяжкасці і падрыхтаваліся да іх, а таксама прабілі шэраг ключавых тэхналогій, заклаўшы добрую аснову для зонда Spirit для правядзення эксперыментаў па лазернай сувязі ў далёкім космасе.
Перш за ўсё, дэтэктар Spirit выкарыстоўвае высакахуткасную тэхналогію перадачы даных, абраны лазерны прамень у якасці асяроддзя перадачы, абсталяванылазер высокай магутнасціперадатчык, выкарыстоўваючы перавагі стлазерная перадачахуткасцю і высокай стабільнасцю, спрабуючы ўсталяваць лазерныя каналы сувязі ў глыбокім космасе.
Па-другое, каб павысіць надзейнасць і стабільнасць сувязі, дэтэктар Spirit выкарыстоўвае эфектыўную тэхналогію кадавання, якая дазваляе дасягнуць больш высокай хуткасці перадачы даных у межах абмежаванай прапускной здольнасці шляхам аптымізацыі кадавання даных. У той жа час гэта можа знізіць узровень бітавых памылак і павысіць дакладнасць перадачы даных за кошт выкарыстання тэхналогіі кадавання з прамой карэкцыяй памылак.
Па-трэцяе, з дапамогай тэхналогіі інтэлектуальнага планавання і кіравання зонд рэалізуе аптымальнае выкарыстанне рэсурсаў сувязі. Тэхналогія можа аўтаматычна наладжваць пратаколы сувязі і хуткасці перадачы ў адпаведнасці са зменамі ў патрабаваннях да задачы і асяроддзі сувязі, забяспечваючы такім чынам лепшыя вынікі сувязі ва ўмовах абмежаванай энергіі.
Нарэшце, для павышэння магчымасці прыёму сігналу зонд Spirit выкарыстоўвае шматпрамянёвую тэхналогію прыёму. Гэтая тэхналогія выкарыстоўвае некалькі прыёмных антэн для фарміравання масіва, які можа павысіць адчувальнасць прыёму і стабільнасць сігналу, а затым падтрымліваць стабільную сувязь у складаным далёкім космасе.
Перавагі відавочныя, схаваныя ў сакрэце
Знешні свет не цяжка знайсці, штолазерз'яўляецца асноўным элементам выпрабаванняў зонда Spirit на глыбокую касмічную сувязь, такім чынам, якія канкрэтныя перавагі мае лазер, каб дапамагчы значнаму прагрэсу ў глыбокай касмічнай сувязі? У чым загадка?
З аднаго боку, рост попыту на масіўныя даныя, выявы і відэа з высокім разрозненнем для місій па даследаванні далёкага космасу абавязкова патрабуе больш высокіх хуткасцей перадачы даных для сувязі ў глыбокім космасе. Перад далёкасцю перадачы сувязі, якая часта «пачынаецца» з дзясяткаў мільёнаў кіламетраў, радыёхвалі паступова «нямоглыя».
У той час як лазерная сувязь кадуе інфармацыю на фатонах, у параўнанні з радыёхвалямі светлавыя хвалі блізкага інфрачырвонага дыяпазону маюць больш вузкую даўжыню хвалі і больш высокую частату, што дазваляе пабудаваць «шашу» прасторавых даных з больш эфектыўнай і плаўнай перадачай інфармацыі. Гэты момант быў папярэдне правераны ў ранніх эксперыментах на калязямной арбіце. Пасля прыняцця адпаведных адаптацыйных мер і пераадолення атмасферных перашкод хуткасць перадачы дадзеных лазернай сістэмы сувязі была амаль у 100 разоў вышэй, чым у папярэдніх сродкаў сувязі.
Час публікацыі: 26 лютага 2024 г