Nesen zonde US Spirit pabeidza dziļā kosmosa lāzera sakaru testu ar zemes objektiem 16 miljonu kilometru attālumā, uzstādot jaunu kosmosa optiskās komunikācijas attāluma rekordu.Tātad, kādas ir priekšrocībaslāzera komunikācija?Pamatojoties uz tehniskajiem principiem un misijas prasībām, kādas grūtības tai ir jāpārvar?Kādas ir tās izmantošanas perspektīvas kosmosa izpētes jomā nākotnē?
Tehnoloģiskie sasniegumi, nebaidās no izaicinājumiem
Dziļās kosmosa izpēte ir ārkārtīgi sarežģīts uzdevums kosmosa pētnieku gaitā, pētot Visumu.Zondēm ir jāšķērso attāla starpzvaigžņu telpa, jāpārvar ekstrēma vide un skarbi apstākļi, jāiegūst un jāpārsūta vērtīgi dati, un komunikācijas tehnoloģijai ir būtiska nozīme.
Shematiskā diagrammadziļā kosmosa lāzera komunikācijaeksperiments starp Spirit satelītzondi un zemes observatoriju
13. oktobrī tika palaista zonde Spirit, uzsākot izpētes ceļojumu, kas ilgs vismaz astoņus gadus.Misijas sākumā tas strādāja ar Hale teleskopu Palomar observatorijā ASV, lai pārbaudītu dziļās kosmosa lāzerkomunikāciju tehnoloģiju, izmantojot gandrīz infrasarkano lāzera kodēšanu, lai sazinātos datus ar komandām uz Zemes.Šim nolūkam detektoram un tā lāzera sakaru aprīkojumam ir jāpārvar vismaz četru veidu grūtības.Respektīvi, uzmanība ir pelnījusi attāluma attālumu, signāla vājināšanos un traucējumus, joslas platuma ierobežojumus un aizkavi, enerģijas ierobežojumus un siltuma izkliedes problēmas.Pētnieki jau sen ir paredzējuši un gatavojušies šīm grūtībām, un ir izlauzušies cauri virknei galveno tehnoloģiju, ieliekot labu pamatu zondei Spirit, lai veiktu dziļās kosmosa lāzerkomunikācijas eksperimentus.
Pirmkārt, Spirit detektors izmanto ātrgaitas datu pārraides tehnoloģiju, par pārraides līdzekli izvēlēts lāzera stars, kas aprīkots arlieljaudas lāzersraidītājs, izmantojot priekšrocībaslāzera pārraideātrumu un augstu stabilitāti, mēģinot izveidot lāzera sakaru saites dziļā kosmosa vidē.
Otrkārt, lai uzlabotu sakaru uzticamību un stabilitāti, Spirit detektors izmanto efektīvu kodēšanas tehnoloģiju, kas var sasniegt lielāku datu pārraides ātrumu ierobežotā joslas platumā, optimizējot datu kodēšanu.Tajā pašā laikā tas var samazināt bitu kļūdu līmeni un uzlabot datu pārraides precizitāti, izmantojot uz priekšu kļūdu labošanas kodēšanas tehnoloģiju.
Treškārt, ar inteliģentas plānošanas un kontroles tehnoloģijas palīdzību zonde realizē optimālu sakaru resursu izmantošanu.Tehnoloģija var automātiski pielāgot sakaru protokolus un pārraides ātrumus atbilstoši izmaiņām uzdevumu prasībās un sakaru vidē, tādējādi nodrošinot vislabākos saziņas rezultātus ierobežotos enerģijas apstākļos.
Visbeidzot, lai uzlabotu signāla uztveršanas spēju, zonde Spirit izmanto vairāku staru uztveršanas tehnoloģiju.Šī tehnoloģija izmanto vairākas uztveršanas antenas, lai izveidotu masīvu, kas var uzlabot signāla uztveršanas jutību un stabilitāti un pēc tam uzturēt stabilu sakaru savienojumu sarežģītajā dziļā kosmosa vidē.
Priekšrocības ir acīmredzamas, paslēptas noslēpumā
Ārpasaulē nav grūti to atrastlāzersir zondes Spirit dziļās kosmosa komunikācijas testa galvenais elements, tāpēc kādas konkrētas priekšrocības ir lāzeram, lai palīdzētu ievērojami attīstīt dziļā kosmosa komunikāciju?Kas par noslēpumu?
No vienas puses, pieaugošais pieprasījums pēc masīviem datiem, augstas izšķirtspējas attēliem un video dziļās kosmosa izpētes misijām noteikti prasīs lielākus datu pārraides ātrumus komunikācijai dziļā kosmosā.Saskaroties ar sakaru pārraides attālumu, kas bieži “sākas” ar desmitiem miljonu kilometru, radioviļņi pakāpeniski kļūst “bezspēcīgi”.
Kamēr lāzersakari kodē informāciju par fotoniem, tuvās infrasarkanās gaismas viļņiem, salīdzinot ar radioviļņiem, ir šaurāks viļņa garums un augstāka frekvence, kas ļauj izveidot telpisko datu "maģistrāli" ar efektīvāku un vienmērīgāku informācijas pārraidi.Šis punkts ir provizoriski pārbaudīts agrīnajos zemās Zemes orbītas kosmosa eksperimentos.Pēc attiecīgo adaptīvo pasākumu veikšanas un atmosfēras traucējumu pārvarēšanas lāzera sakaru sistēmas datu pārraides ātrums savulaik bija gandrīz 100 reizes lielāks nekā iepriekšējiem sakaru līdzekļiem.
Izlikšanas laiks: 26.02.2024