Recentemente, a sonda estadounidense Spirit completou unha proba de comunicación láser no espazo profundo con instalacións terrestres a 16 millóns de quilómetros de distancia, establecendo un novo récord de distancia de comunicación óptica espacial. Entón, cales son as vantaxes decomunicación láserBaseándose nos principios técnicos e nos requisitos da misión, que dificultades debe superar? Cal é a perspectiva da súa aplicación no campo da exploración espacial profunda no futuro?
Avances tecnolóxicos, sen medo aos desafíos
A exploración do espazo profundo é unha tarefa extremadamente desafiante no curso da exploración do universo por parte dos investigadores espaciais. As sondas deben atravesar o espazo interestelar distante, superar ambientes extremos e condicións adversas, adquirir e transmitir datos valiosos, e a tecnoloxía da comunicación xoga un papel vital.
Diagrama esquemático decomunicación láser no espazo profundoexperimento entre a sonda do satélite Spirit e o observatorio terrestre
O 13 de outubro, a sonda Spirit lanzouse, comezando unha viaxe de exploración que durará polo menos oito anos. Ao comezo da misión, traballou co telescopio Hale do Observatorio Palomar nos Estados Unidos para probar a tecnoloxía de comunicación láser no espazo profundo, utilizando a codificación láser no infravermello próximo para comunicar datos con equipos na Terra. Para este fin, o detector e o seu equipo de comunicación láser deben superar polo menos catro tipos de dificultades. Respectivamente, a distancia distante, a atenuación e a interferencia do sinal, a limitación e o atraso do ancho de banda, a limitación de enerxía e os problemas de disipación de calor merecen atención. Os investigadores levan moito tempo anticipando e preparándose para estas dificultades e romperon unha serie de tecnoloxías clave, sentando unha boa base para que a sonda Spirit leve a cabo experimentos de comunicación láser no espazo profundo.
En primeiro lugar, o detector Spirit emprega tecnoloxía de transmisión de datos de alta velocidade, seleccionando o raio láser como medio de transmisión e equipado cunláser de alta potenciatransmisor, aproveitando as vantaxes detransmisión láservelocidade e alta estabilidade, tratando de establecer enlaces de comunicación láser no ambiente espacial profundo.
En segundo lugar, para mellorar a fiabilidade e a estabilidade da comunicación, o detector Spirit adopta unha tecnoloxía de codificación eficiente, que pode conseguir unha maior taxa de transmisión de datos dentro do ancho de banda limitado optimizando a codificación de datos. Ao mesmo tempo, pode reducir a taxa de erro de bits e mellorar a precisión da transmisión de datos mediante o uso da tecnoloxía de codificación de corrección de erros directos.
En terceiro lugar, coa axuda da tecnoloxía intelixente de programación e control, a sonda consegue o uso óptimo dos recursos de comunicación. A tecnoloxía pode axustar automaticamente os protocolos de comunicación e as taxas de transmisión segundo os cambios nos requisitos da tarefa e no ambiente de comunicación, garantindo así os mellores resultados de comunicación en condicións de enerxía limitada.
Finalmente, para mellorar a capacidade de recepción do sinal, a sonda Spirit emprega tecnoloxía de recepción multifeixe. Esta tecnoloxía emprega varias antenas receptoras para formar unha matriz, o que pode mellorar a sensibilidade de recepción e a estabilidade do sinal e, a continuación, manter unha conexión de comunicación estable no complexo ambiente espacial profundo.
As vantaxes son obvias, agochadas no segredo
Non é difícil atopar o mundo exterior queláseré o elemento central da proba de comunicación espacial da sonda Spirit, entón, que vantaxes específicas ten o láser para axudar ao progreso significativo da comunicación espacial? Cal é o misterio?
Por unha banda, a crecente demanda de datos masivos, imaxes de alta resolución e vídeos para misións de exploración espacial profunda está destinada a requirir maiores taxas de transmisión de datos para as comunicacións no espazo profundo. Ante a distancia de transmisión de comunicacións que a miúdo "comeza" con decenas de millóns de quilómetros, as ondas de radio están gradualmente "impotentes".
Mentres que a comunicación láser codifica información en fotóns, en comparación coas ondas de radio, as ondas de luz do infravermello próximo teñen unha lonxitude de onda máis estreita e unha frecuencia máis alta, o que permite construír unha "autoestrada" de datos espaciais cunha transmisión de información máis eficiente e fluída. Este punto foi verificado preliminarmente nos primeiros experimentos espaciais en órbita terrestre baixa. Despois de tomar as medidas adaptativas pertinentes e superar as interferencias atmosféricas, a taxa de transmisión de datos do sistema de comunicación láser foi nalgún momento case 100 veces maior que a dos medios de comunicación anteriores.
Data de publicación: 26 de febreiro de 2024