Recentment, la sonda US Spirit va completar 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 avantatgescomunicació làser? D'acord amb els principis tècnics i els requisits de la missió, quines dificultats ha de superar? Quina és la perspectiva de la seva aplicació en el camp de l'exploració de l'espai profund en el futur?
Avenços tecnològics, sense por als reptes
L'exploració de l'espai profund és una tasca extremadament difícil en el curs dels investigadors espacials que exploren l'univers. Les sondes han de travessar l'espai interestel·lar llunyà, superar entorns extrems i condicions dures, adquirir i transmetre dades valuoses, i la tecnologia de la comunicació té 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 codificació làser d'infrarojos propers per comunicar dades amb equips a la Terra. Per a això, el detector i els seus equips 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'ample de banda, la limitació d'energia i els problemes de dissipació de calor mereixen atenció. Els investigadors s'han anticipat durant molt de temps i s'han preparat per a aquestes dificultats, i han trencat una sèrie de tecnologies clau, establint una bona base perquè la sonda Spirit realitzi experiments de comunicació làser en l'espai profund.
En primer lloc, el detector Spirit utilitza tecnologia de transmissió de dades d'alta velocitat, el feix làser seleccionat com a mitjà de transmissió, equipat amb unlàser d'alta potènciatransmissor, utilitzant els avantatges detransmissió làservelocitat i alta estabilitat, intentant establir enllaços de comunicació làser a l'entorn de l'espai profund.
En segon lloc, per 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 bits 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 de programació i control intel·ligent, la sonda s'adona de la utilització òptima dels recursos de comunicació. La tecnologia pot ajustar automàticament els protocols de comunicació i les taxes 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 limitades.
Finalment, per millorar la capacitat de recepció del senyal, la sonda Spirit utilitza tecnologia de recepció de múltiples feixs. Aquesta tecnologia utilitza múltiples antenes de recepció per formar una matriu, que pot millorar la sensibilitat de recepció i l'estabilitat del senyal i, a continuació, mantenir una connexió de comunicació estable en el complex entorn de l'espai profund.
Els avantatges són evidents, amagats en el secret
El món exterior no és difícil de trobar que ellàserés l'element central de la prova de comunicació a l'espai profund de la sonda Spirit, doncs, quins avantatges específics té el làser per ajudar al progrés significatiu de la comunicació a l'espai profund? Quin és el misteri?
D'una banda, la creixent demanda de dades massives, imatges d'alta resolució i vídeos per a missions d'exploració de l'espai profund requerirà majors taxes de transmissió de dades per a les comunicacions a l'espai profund. Davant la distància de transmissió de la comunicació que sovint "comencen" amb desenes de milions de quilòmetres, les ones de ràdio són gradualment "impotents".
Mentre que la comunicació làser codifica informació sobre fotons, en comparació amb les ones de ràdio, les ones de llum infraroja propera 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 d'òrbita terrestre baixa. Després de prendre mesures adaptatives rellevants i superar la interferència atmosfèrica, la velocitat de transmissió de dades del sistema de comunicació làser va ser gairebé 100 vegades superior a la dels mitjans de comunicació anteriors.
Hora de publicació: 26-feb-2024