Nesen ASV zonde "Spirit" pabeidza dziļā kosmosa lāzersakaru testu ar zemes iekārtām 16 miljonu kilometru attālumā, uzstādot jaunu kosmosa optiskās komunikācijas attāluma rekordu. Kādas ir priekšrocības?lāzera komunikācijaPamatojoties uz tehniskajiem principiem un misijas prasībām, kādas grūtības tam jāpārvar? Kādas ir tā pielietojuma perspektīvas dziļās kosmosa izpētes jomā nākotnē?
Tehnoloģiski sasniegumi, nebaidoties no izaicinājumiem
Dziļā kosmosa izpēte ir ārkārtīgi sarežģīts uzdevums kosmosa pētnieku Visuma izpētes gaitā. Zondēm ir jāšķērso tāla starpzvaigžņu telpa, jāpārvar ekstremāla vide un skarbi apstākļi, jāiegūst un jāpārraida vērtīgi dati, un sakaru tehnoloģijām ir būtiska loma.
Shematiska diagrammadziļā kosmosa lāzera sakarieksperiments starp Spirit satelīta zondi un zemes observatoriju
13. oktobrī tika palaista zonde Spirit, uzsākot izpētes ceļojumu, kas ilgs vismaz astoņus gadus. Misijas sākumā tā sadarbojās ar Hale teleskopu Palomaras observatorijā Amerikas Savienotajās Valstīs, lai pārbaudītu dziļā kosmosa lāzersakaru tehnoloģiju, izmantojot tuvā infrasarkanā lāzera kodēšanu, lai pārsūtītu datus ar komandām uz Zemes. Šajā nolūkā detektoram un tā lāzersakaru aprīkojumam ir jāpārvar vismaz četru veidu grūtības. Attiecīgi uzmanība jāpievērš tālā attāluma, signāla vājināšanās un traucējumu, joslas platuma ierobežojuma un aizkaves, enerģijas ierobežojuma un siltuma izkliedes problēmām. Pētnieki jau sen ir paredzējuši un gatavojušies šīm grūtībām, un ir pārvarējuši virkni svarīgu tehnoloģiju, liekot labu pamatu Spirit zondei dziļā kosmosa lāzersakaru eksperimentu veikšanai.
Pirmkārt, Spirit detektors izmanto ātrgaitas datu pārraides tehnoloģiju, izvēlētu lāzera staru kā pārraides vidi, kas ir aprīkots arlieljaudas lāzersraidītājs, izmantojot priekšrocībaslāzera pārraideātrums un augsta stabilitāte, cenšoties izveidot lāzera sakaru saites dziļā kosmosa vidē.
Otrkārt, lai uzlabotu komunikācijas uzticamību un stabilitāti, Spirit detektors izmanto efektīvu kodēšanas tehnoloģiju, kas, optimizējot datu kodēšanu, var sasniegt lielāku datu pārraides ātrumu ierobežotā joslas platumā. Vienlaikus tas var samazināt bitu kļūdu līmeni un uzlabot datu pārraides precizitāti, izmantojot tiešās kļūdu labošanas kodēšanas tehnoloģiju.
Treškārt, ar inteliģentas plānošanas un vadības tehnoloģijas palīdzību zonde realizē optimālu komunikācijas resursu izmantošanu. Tehnoloģija var automātiski pielāgot komunikācijas protokolus un pārraides ātrumu atbilstoši uzdevuma prasību un komunikācijas vides izmaiņām, tādējādi nodrošinot labākos komunikācijas rezultātus ierobežotas enerģijas apstākļos.
Visbeidzot, lai uzlabotu signāla uztveršanas spējas, Spirit zonde izmanto daudzstaru uztveršanas tehnoloģiju. Šī tehnoloģija izmanto vairākas uztveršanas antenas, lai izveidotu masīvu, kas var uzlabot signāla uztveršanas jutību un stabilitāti, kā arī uzturēt stabilu sakaru savienojumu sarežģītā dziļā kosmosa vidē.
Priekšrocības ir acīmredzamas, paslēptas noslēpumā
Ārējo pasauli nav grūti atrast, kalāzersir Spirit zondes dziļā kosmosa sakaru testa galvenais elements, tāpēc kādas konkrētas priekšrocības lāzeram ir, lai palīdzētu ievērojamam dziļā kosmosa sakaru progresam? Kāda ir mistērija?
No vienas puses, pieaugošais pieprasījums pēc milzīgiem datiem, augstas izšķirtspējas attēliem un video dziļās kosmosa izpētes misijām neizbēgami prasīs lielākus datu pārraides ātrumus dziļās kosmosa sakariem. Ņemot vērā sakaru pārraides attālumu, kas bieži vien "sākas" ar desmitiem miljonu kilometru, radioviļņi pakāpeniski kļūst "bezjēdzīgi".
Lai gan lāzera sakari kodē informāciju fotonos, salīdzinot ar radioviļņiem, tuvā infrasarkanā starojuma gaismas viļņiem ir šaurāks viļņa garums un augstāka frekvence, kas ļauj izveidot telpisko datu “šoseju” ar efektīvāku un vienmērīgāku informācijas pārraidi. Šis apgalvojums ir provizoriski apstiprināts agrīnajos zemās Zemes orbītas kosmosa eksperimentos. Pēc atbilstošu adaptīvo pasākumu veikšanas un atmosfēras traucējumu pārvarēšanas lāzera sakaru sistēmas datu pārraides ātrums savulaik bija gandrīz 100 reizes lielāks nekā iepriekšējo sakaru līdzekļu datu pārraides ātrums.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 26. februāris