Neseniai JAV zondas „Spirit“ atliko tolimojo kosmoso lazerinio ryšio bandymą su antžeminiais įrenginiais, esančiais už 16 milijonų kilometrų, pasiekdamas naują kosminio optinio ryšio atstumo rekordą. Taigi, kokie yra šio zondo privalumai?lazerinis ryšysRemiantis techniniais principais ir misijos reikalavimais, kokius sunkumus jam reikia įveikti? Kokios jo taikymo perspektyvos giliųjų kosmoso tyrimų srityje ateityje?
Technologiniai proveržiai, nebijantys iššūkių
Tolimojo kosmoso tyrinėjimai yra itin sudėtinga užduotis kosmoso tyrėjams tyrinėjant visatą. Zondai turi kirsti tolimą tarpžvaigždinę erdvę, įveikti ekstremalias aplinkos sąlygas ir atšiaurias sąlygas, gauti ir perduoti vertingus duomenis, o ryšių technologijos atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį.
Scheminė diagramagiliojo kosmoso lazerinis ryšyseksperimentas tarp „Spirit“ palydovo zondo ir antžeminės observatorijos
Spalio 13 d. paleistas zondas „Spirit“, pradėdamas mažiausiai aštuonerius metus truksiantį tyrinėjimo žygį. Misijos pradžioje jis bendradarbiavo su Hale teleskopu Palomaro observatorijoje Jungtinėse Valstijose, kad išbandytų tolimojo kosmoso lazerinio ryšio technologiją, naudodamas artimojo infraraudonojo spektro lazerinį kodavimą duomenims perduoti su komandomis Žemėje. Šiuo tikslu detektorius ir jo lazerinio ryšio įranga turi įveikti bent keturių tipų sunkumus. Atitinkamai, reikia atkreipti dėmesį į tolimą atstumą, signalo slopinimą ir trukdžius, pralaidumo apribojimą ir vėlavimą, energijos apribojimą ir šilumos išsklaidymo problemas. Tyrėjai jau seniai numatė šiuos sunkumus ir jiems ruošėsi, todėl išbandė keletą pagrindinių technologijų, padėdami gerą pagrindą „Spirit“ zondui atlikti tolimojo kosmoso lazerinio ryšio eksperimentus.
Visų pirma, „Spirit“ detektorius naudoja didelės spartos duomenų perdavimo technologiją, pasirinkdamas lazerio spindulį kaip perdavimo terpę ir aprūpintądidelės galios lazerissiųstuvas, pasinaudodamas privalumaislazerio perdavimasgreitis ir didelis stabilumas, bandant užmegzti lazerinio ryšio ryšius giliosios kosmoso aplinkoje.
Antra, siekiant pagerinti ryšio patikimumą ir stabilumą, „Spirit“ detektorius naudoja efektyvią kodavimo technologiją, kuri optimizuojant duomenų kodavimą gali pasiekti didesnį duomenų perdavimo greitį esant ribotam pralaidumui. Tuo pačiu metu, naudojant tiesioginės klaidų taisymo kodavimo technologiją, galima sumažinti bitų klaidų dažnį ir pagerinti duomenų perdavimo tikslumą.
Trečia, pasitelkus išmaniąją planavimo ir valdymo technologiją, zondas optimaliai panaudoja ryšio išteklius. Technologija gali automatiškai koreguoti ryšio protokolus ir perdavimo greitį pagal užduočių reikalavimų ir ryšio aplinkos pokyčius, taip užtikrindama geriausius ryšio rezultatus esant ribotoms energijos sąnaudoms.
Galiausiai, siekiant pagerinti signalo priėmimo galimybes, „Spirit“ zondas naudoja kelių spindulių priėmimo technologiją. Ši technologija naudoja kelias priėmimo antenas, kurios sudaro masyvą, galintį padidinti priėmimo jautrumą ir signalo stabilumą, o tai leidžia palaikyti stabilų ryšio ryšį sudėtingoje giliojo kosmoso aplinkoje.
Privalumai akivaizdūs, paslėpti paslaptyje
Išorinį pasaulį nesunku rasti,lazerisyra pagrindinis „Spirit“ zondo atliekamo tolimojo kosmoso ryšio bandymo elementas, tad kokius konkrečius lazerio privalumus jis turi, kad padėtų reikšmingai pažangai tolimojo kosmoso ryšio srityje? Kokia paslaptis?
Viena vertus, augantis didžiulių duomenų, didelės raiškos vaizdų ir vaizdo įrašų poreikis tolimojo kosmoso tyrinėjimo misijoms neišvengiamai pareikalaus didesnio duomenų perdavimo greičio ryšiui tolimojo kosmoso erdvėje. Esant ryšio perdavimo atstumui, kuris dažnai „prasideda“ nuo dešimčių milijonų kilometrų, radijo bangos palaipsniui tampa „bejėgės“.
Nors lazerinis ryšys informaciją koduoja fotonais, palyginti su radijo bangomis, artimojo infraraudonojo spektro šviesos bangos turi siauresnį bangos ilgį ir aukštesnį dažnį, todėl galima nutiesti erdvinių duomenų „greitkelį“, užtikrinantį efektyvesnį ir sklandesnį informacijos perdavimą. Šis teiginys buvo preliminariai patikrintas ankstyvuosiuose žemosios Žemės orbitos kosminiuose eksperimentuose. Priėmus atitinkamas adaptacines priemones ir įveikus atmosferos trukdžius, lazerinio ryšio sistemos duomenų perdavimo sparta kadaise buvo beveik 100 kartų didesnė nei ankstesnių ryšio priemonių.
Įrašo laikas: 2024 m. vasario 26 d.