Äskettäin US Spirit -luotain sai päätökseen syvän avaruuden laserviestintätestin 16 miljoonan kilometrin päässä sijaitsevilla maatiloilla, mikä teki uuden avaruusoptisen viestinnän etäisyysennätyksen. Joten mitkä ovat edutlaserviestintä? Mitä vaikeuksia sen on voitettava teknisten periaatteiden ja tehtävävaatimusten perusteella? Mitkä ovat sen soveltamismahdollisuudet syvän avaruustutkimuksen alalla tulevaisuudessa?
Teknologiset läpimurrot, ei pelkää haasteita
Syvän avaruuden tutkimus on äärimmäisen haastava tehtävä avaruustutkijoille, jotka tutkivat universumia. Luotain on ylitettävä kaukainen tähtienvälinen avaruus, voitettava äärimmäiset ympäristöt ja ankarat olosuhteet, hankittava ja siirrettävä arvokasta tietoa, ja viestintätekniikalla on tärkeä rooli.
Kaaviokaaviosyvän avaruuden laserviestintäkokeilu Spirit-satelliittiluotaimen ja maan observatorion välillä
Lokakuun 13. päivänä Spirit-luotaus aloitti tutkimusmatkan, joka kestää vähintään kahdeksan vuotta. Tehtävän alussa se työskenteli Hale-teleskoopin kanssa Palomarin observatoriossa Yhdysvalloissa testatakseen syvän avaruuden laserviestintätekniikkaa käyttämällä lähi-infrapunalaserkoodausta tiedon välittämiseen maan päällä olevien ryhmien kanssa. Tätä varten ilmaisimen ja sen laserviestintälaitteiden on voitettava vähintään neljä vaikeustyyppiä. Vastaavasti etäetäisyys, signaalin vaimennus ja häiriöt, kaistanleveyden rajoitukset ja viive, energian rajoitus ja lämmönpoistoongelmat ansaitsevat huomiota. Tutkijat ovat pitkään odottaneet näitä vaikeuksia ja valmistautuneet niihin, ja ovat murtaneet läpi useita keskeisiä teknologioita, mikä on luonut hyvän pohjan Spirit-luotaimelle syväavaruuden laserviestintäkokeiden suorittamiseen.
Ensinnäkin Spirit-ilmaisin käyttää nopeaa tiedonsiirtotekniikkaa, välitysvälineeksi valittua lasersädettä, joka on varustettusuuritehoinen laserlähettimen etuja käyttämällälaserlähetysnopeus ja korkea vakaus, yrittäen luoda laserviestintäyhteyksiä syvän avaruuden ympäristöön.
Toiseksi, parantaakseen viestinnän luotettavuutta ja vakautta, Spirit-detektori käyttää tehokasta koodaustekniikkaa, jolla voidaan saavuttaa suurempi tiedonsiirtonopeus rajoitetulla kaistanleveydellä optimoimalla datakoodaus. Samalla se voi vähentää bittivirhesuhdetta ja parantaa tiedonsiirron tarkkuutta käyttämällä eteenpäin suunnatun virheenkorjauskoodauksen tekniikkaa.
Kolmanneksi, älykkään ajoitus- ja ohjaustekniikan avulla anturi toteuttaa viestintäresurssien optimaalisen käytön. Tekniikka voi automaattisesti säätää viestintäprotokollia ja siirtonopeuksia tehtävävaatimusten ja viestintäympäristön muutosten mukaan, mikä varmistaa parhaat viestintätulokset rajoitetuissa energiaolosuhteissa.
Lopuksi, signaalin vastaanottokyvyn parantamiseksi Spirit-anturi käyttää monisädevastaanottotekniikkaa. Tämä tekniikka käyttää useita vastaanottoantenneja muodostamaan ryhmä, joka voi parantaa signaalin vastaanottoherkkyyttä ja vakautta ja ylläpitää sitten vakaata viestintäyhteyttä monimutkaisessa syvän avaruuden ympäristössä.
Edut ovat ilmeisiä, piilossa salaisuudessa
Ulkomaailmaan ei ole vaikea löytää, ettälaseron Spirit-luotaimen syvän avaruuden viestintätestin ydinelementti, joten mitä erityisiä etuja laserilla on auttamaan syvän avaruuden viestinnän merkittävää edistymistä? Mikä on mysteeri?
Toisaalta valtavan datan, korkearesoluutioisten kuvien ja videoiden kasvava kysyntä syvän avaruuden tutkimustehtävissä vaatii väistämättä korkeampia tiedonsiirtonopeuksia syvän avaruuden viestinnässä. Usein kymmenistä miljoonista kilometreistä "alkaa" viestintäetäisyyden edessä radioaallot ovat vähitellen "voimattomia".
Laserviestintä koodaa tietoa fotoneista, mutta lähi-infrapunavaloaalloilla on kapeampi aallonpituus ja korkeampi taajuus, mikä mahdollistaa paikkatiedon "valtatien" rakentamisen tehokkaammalla ja sujuvammalla tiedonsiirrolla. Tämä kohta on alustavasti vahvistettu varhaisissa matalan Maan kiertoradan avaruuskokeissa. Asianmukaisten sopeutumistoimenpiteiden ja ilmakehän häiriön voittamisen jälkeen laserviestintäjärjestelmän tiedonsiirtonopeus oli kerran lähes 100 kertaa suurempi kuin aikaisempien viestintävälineiden.
Postitusaika: 26.2.2024