Recentment, la sonda Spirit dels EUA ha completat una prova de comunicació làser a l'espai profund amb instal·lacions terrestres a 16 milions de quilòmetres de distància, establint un nou rècord de distància de comunicació òptica espacial. Quins són, doncs, els avantatges de...comunicació làserBasant-nos en els principis tècnics i els requisits de la missió, quines dificultats ha de superar? Quines són les perspectives de la seva aplicació en el camp de l'exploració espacial profunda en el futur?
Avenços tecnològics, sense por dels reptes
L'exploració espacial profunda és una tasca extremadament difícil en el curs dels investigadors espacials que exploren l'univers. Les sondes han de creuar l'espai interestel·lar distant, superar entorns extrems i condicions dures, adquirir i transmetre dades valuoses, i la tecnologia de la comunicació hi juga un paper vital.
Diagrama esquemàtic decomunicació làser a l'espai profundexperiment entre la sonda del satèl·lit Spirit i l'observatori terrestre
El 13 d'octubre es va llançar la sonda Spirit, iniciant un viatge d'exploració que durarà almenys vuit anys. Al començament de la missió, va treballar amb el telescopi Hale de l'Observatori Palomar als Estats Units per provar la tecnologia de comunicació làser a l'espai profund, utilitzant la codificació làser de l'infraroig proper per comunicar dades amb equips a la Terra. Amb aquesta finalitat, el detector i el seu equip de comunicació làser han de superar almenys quatre tipus de dificultats. Respectivament, la distància llunyana, l'atenuació i la interferència del senyal, la limitació i el retard de l'amplada de banda, la limitació d'energia i els problemes de dissipació de calor mereixen atenció. Els investigadors han anticipat i preparat durant molt de temps aquestes dificultats i han superat una sèrie de tecnologies clau, establint una bona base perquè la sonda Spirit dugui a terme experiments de comunicació làser a l'espai profund.
En primer lloc, el detector Spirit utilitza tecnologia de transmissió de dades d'alta velocitat, seleccionant un feix làser com a mitjà de transmissió, equipat amb unlàser d'alta potènciatransmissor, aprofitant els avantatges detransmissió làservelocitat i alta estabilitat, intentant establir enllaços de comunicació làser en l'entorn espacial profund.
En segon lloc, per tal de millorar la fiabilitat i l'estabilitat de la comunicació, el detector Spirit adopta una tecnologia de codificació eficient, que pot aconseguir una velocitat de transmissió de dades més alta dins de l'ample de banda limitat optimitzant la codificació de dades. Al mateix temps, pot reduir la taxa d'error de bit i millorar la precisió de la transmissió de dades mitjançant la tecnologia de codificació de correcció d'errors directes.
En tercer lloc, amb l'ajuda de la tecnologia intel·ligent de programació i control, la sonda aconsegueix l'ús òptim dels recursos de comunicació. La tecnologia pot ajustar automàticament els protocols de comunicació i les velocitats de transmissió segons els canvis en els requisits de la tasca i l'entorn de comunicació, garantint així els millors resultats de comunicació en condicions d'energia limitada.
Finalment, per tal de millorar la capacitat de recepció del senyal, la sonda Spirit utilitza tecnologia de recepció multifeix. Aquesta tecnologia utilitza múltiples antenes receptores per formar una matriu, que pot millorar la sensibilitat de recepció i l'estabilitat del senyal, i després mantenir una connexió de comunicació estable en el complex entorn espacial profund.
Els avantatges són evidents, amagats en el secret
El món exterior no és difícil de trobar quelàserés l'element central de la prova de comunicació espacial de la sonda Spirit, doncs, quins avantatges específics té el làser per ajudar al progrés significatiu de la comunicació espacial? Quin és el misteri?
D'una banda, la creixent demanda de dades massives, imatges d'alta resolució i vídeos per a missions d'exploració espacial profunda requerirà taxes de transmissió de dades més elevades per a les comunicacions espacials profundes. Davant la distància de transmissió de comunicacions que sovint "comença" amb desenes de milions de quilòmetres, les ones de ràdio esdevenen gradualment "impotència".
Mentre que la comunicació làser codifica informació sobre fotons, en comparació amb les ones de ràdio, les ones de llum de l'infraroig proper tenen una longitud d'ona més estreta i una freqüència més alta, cosa que permet construir una "autopista" de dades espacials amb una transmissió d'informació més eficient i fluida. Aquest punt s'ha verificat preliminarment en els primers experiments espacials en òrbita terrestre baixa. Després de prendre les mesures adaptatives pertinents i superar les interferències atmosfèriques, la velocitat de transmissió de dades del sistema de comunicació làser va ser gairebé 100 vegades superior a la dels mitjans de comunicació anteriors.
Data de publicació: 26 de febrer de 2024