Recentemente, a sonda US 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 vantaxescomunicación láser?Con base en principios técnicos e requisitos da misión, que dificultades ten que superar?Cal é a perspectiva da súa aplicación no campo da exploración do espazo profundo no futuro?
Avances tecnolóxicos, sen medo aos retos
A exploración do espazo profundo é unha tarefa moi desafiante no curso dos investigadores espaciais que exploran o universo.As sondas precisan atravesar espazo interestelar distante, superar ambientes extremos e condicións duras, adquirir e transmitir datos valiosos, e a tecnoloxía da comunicación xoga un papel vital.
Diagrama esquemático decomunicación láser no espazo profundoexperimento entre a sonda satélite Spirit e o observatorio terrestre
O 13 de outubro lanzouse a sonda Spirit, que comeza unha viaxe de exploración que durará polo menos oito anos.Ao comezo da misión, traballou co telescopio Hale no Observatorio Palomar dos Estados Unidos para probar a tecnoloxía de comunicación láser no espazo profundo, utilizando codificación láser de infravermellos próximos para comunicar datos cos equipos da Terra.Para iso, o detector e os seus equipos de comunicación láser deben superar polo menos catro tipos de dificultades.Respectivamente, merecen atención a distancia distante, a atenuación e interferencia do sinal, a limitación do ancho de banda e o atraso, a limitación de enerxía e os problemas de disipación de calor.Os investigadores previron e preparáronse durante moito tempo para estas dificultades, e romperon unha serie de tecnoloxías clave, sentando unha boa base para que a sonda Spirit realice experimentos de comunicación con láser no espazo profundo.
En primeiro lugar, o detector Spirit utiliza tecnoloxía de transmisión de datos de alta velocidade, seleccionada como medio de transmisión, e equipado cunhaláser de alta potenciatransmisor, utilizando as vantaxes detransmisión láservelocidade e alta estabilidade, tentando establecer enlaces de comunicación láser no ambiente do espazo profundo.
En segundo lugar, para mellorar a fiabilidade e estabilidade da comunicación, o detector Spirit adopta unha tecnoloxía de codificación eficiente, que pode acadar 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 a tecnoloxía de codificación de corrección de erros directos.
En terceiro lugar, coa axuda da tecnoloxía intelixente de programación e control, a sonda realiza a utilización óptima dos recursos de comunicación.A tecnoloxía pode axustar automaticamente os protocolos de comunicación e as taxas de transmisión segundo os cambios nos requisitos das tarefas e o ambiente de comunicación, garantindo así os mellores resultados de comunicación en condicións de enerxía limitadas.
Finalmente, para mellorar a capacidade de recepción do sinal, a sonda Spirit utiliza tecnoloxía de recepción de múltiples feixes.Esta tecnoloxía usa varias antenas de recepción 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 do espazo profundo.
As vantaxes son obvias, agochadas no segredo
O mundo exterior non é difícil de atopar que oláseré o elemento central da proba de comunicación no espazo profundo da sonda Spirit, entón que vantaxes específicas ten o láser para axudar ao progreso significativo da comunicación no espazo profundo?Cal é o misterio?
Por unha banda, a crecente demanda de datos masivos, imaxes de alta resolución e vídeos para misións de exploración do espazo profundo obriga a requirir taxas de transmisión de datos máis altas para as comunicacións no espazo profundo.Ante a distancia de transmisión de comunicación que adoita "comenzar" con decenas de millóns de quilómetros, as ondas de radio son gradualmente "impotentes".
Aínda que a comunicación con láser codifica información sobre fotóns, en comparación coas ondas de radio, as ondas de luz infravermella próximas teñen unha lonxitude de onda máis estreita e unha frecuencia máis alta, o que permite construír unha "estrada" de datos espaciais cunha transmisión de información máis eficiente e fluida.Este punto foi verificado preliminarmente nos primeiros experimentos espaciais de órbita terrestre baixa.Despois de tomar as medidas de adaptación pertinentes e de superar a interferencia atmosférica, a taxa de transmisión de datos do sistema de comunicación láser foi case 100 veces superior á dos medios de comunicación anteriores.
Hora de publicación: 26-feb-2024