Neseniai JAV zondas „Spirit“ baigė giliojo kosminio lazerinio ryšio bandymą su antžeminiais įrenginiais, esančiais už 16 milijonų kilometrų, ir pasiekė naują kosminio optinio ryšio atstumo rekordą. Taigi kokie yra privalumailazerinis ryšys? Kokius sunkumus reikia įveikti, remiantis techniniais principais ir misijos reikalavimais? Kokia perspektyva ateityje jį pritaikyti giluminio kosmoso tyrinėjimų srityje?
Technologiniai proveržiai, nebijantys iššūkių
Kosmoso tyrinėjimai yra nepaprastai sudėtinga užduotis kosmoso tyrinėtojams, tyrinėjantiems visatą. Zondai turi kirsti tolimą tarpžvaigždinę erdvę, įveikti ekstremalią aplinką ir atšiaurias sąlygas, įgyti ir perduoti vertingus duomenis, o komunikacijos technologija atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį.
Scheminė diagramagiluminis lazerinis ryšyseksperimentas tarp palydovinio zondo Spirit ir antžeminės observatorijos
Spalio 13 d. buvo paleistas zondas „Spirit“, pradėdamas mažiausiai aštuonerius metus trunkančią žvalgybinę kelionę. Misijos pradžioje jis dirbo su Hale teleskopu Palomaro observatorijoje Jungtinėse Valstijose, kad išbandytų giliosios erdvės lazerinio ryšio technologiją, naudodamas beveik infraraudonųjų spindulių lazerinį kodavimą duomenims perduoti su komandomis Žemėje. Šiuo tikslu detektorius ir jo lazerinio ryšio įranga turi įveikti bent keturių tipų sunkumus. Atitinkamai, dėmesio nusipelno tolimas atstumas, signalo slopinimas ir trukdžiai, pralaidumo ribojimas ir vėlavimas, energijos apribojimas ir šilumos išsklaidymo problemos. Tyrėjai jau seniai tikėjosi ir ruošėsi šiems sunkumams ir išlaužė daugybę pagrindinių technologijų, padėdami gerą pagrindą „Spirit“ zondui, kad būtų galima atlikti giliosios erdvės lazerinio ryšio eksperimentus.
Visų pirma, Spirit detektorius naudoja didelės spartos duomenų perdavimo technologiją, perdavimo terpe pasirinktas lazerio spindulys, aprūpintasdidelės galios lazerissiųstuvas, naudojant privalumuslazerio perdavimasgreitis ir didelis stabilumas, bandant užmegzti lazerinio ryšio ryšius gilios erdvės aplinkoje.
Antra, siekiant pagerinti ryšio patikimumą ir stabilumą, Spirit detektorius naudoja efektyvią kodavimo technologiją, kuri optimizuojant duomenų kodavimą gali pasiekti didesnį duomenų perdavimo greitį ribotu pralaidumu. Tuo pačiu metu jis gali sumažinti bitų klaidų dažnį ir pagerinti duomenų perdavimo tikslumą, naudojant išankstinio klaidų taisymo kodavimo technologiją.
Trečia, išmaniosios planavimo ir valdymo technologijos pagalba zondas realizuoja optimalų ryšio išteklių panaudojimą. Ši technologija gali automatiškai koreguoti ryšio protokolus ir perdavimo spartą pagal užduočių reikalavimų ir ryšio aplinkos pokyčius, taip užtikrinant geriausius ryšio rezultatus esant ribotoms energijos sąlygoms.
Galiausiai, siekiant pagerinti signalo priėmimo galimybes, zondas Spirit naudoja kelių spindulių priėmimo technologiją. Ši technologija naudoja kelias priėmimo antenas, kad sudarytų masyvą, kuris gali padidinti signalo priėmimo jautrumą ir stabilumą, o tada išlaikyti stabilų ryšio ryšį sudėtingoje erdvės aplinkoje.
Privalumai akivaizdūs, paslėpti paslaptyje
Išoriniame pasaulyje nesunku tai rastilazerisyra pagrindinis „Spirit“ zondo giliosios erdvės komunikacijos testo elementas, taigi kokius konkrečius pranašumus turi lazeris, kad padėtų reikšmingai giliosios erdvės komunikacijos pažangai? Kas per paslaptis?
Viena vertus, augant didžiulių duomenų, didelės raiškos vaizdų ir vaizdo įrašų, skirtų giluminio kosmoso tyrinėjimo misijoms, poreikiui, reikalingas didesnis duomenų perdavimo greitis ryšiams gilioje erdvėje. Atsižvelgiant į ryšio perdavimo atstumą, kuris dažnai „prasideda“ dešimtimis milijonų kilometrų, radijo bangos palaipsniui tampa „bejėgės“.
Nors lazerinis ryšys koduoja informaciją apie fotonus, palyginti su radijo bangomis, artimosios infraraudonosios šviesos bangos turi siauresnį bangos ilgį ir didesnį dažnį, todėl galima sukurti erdvinių duomenų „greitkelį“ su efektyvesniu ir sklandesniu informacijos perdavimu. Šis taškas buvo preliminariai patikrintas ankstyvuose žemosios Žemės orbitos erdvės eksperimentuose. Imantis atitinkamų adaptacinių priemonių ir įveikus atmosferos trukdžius, lazerinės ryšio sistemos duomenų perdavimo sparta kažkada buvo beveik 100 kartų didesnė nei ankstesnių ryšio priemonių.
Paskelbimo laikas: 2024-02-26