Onlangs het die Amerikaanse Spirit-sonde 'n diepruimte-laserkommunikasietoets met grondfasiliteite 16 miljoen kilometer weg voltooi, wat 'n nuwe rekord vir optiese kommunikasieafstand in die ruimte opgestel het. So wat is die voordele vanlaserkommunikasieGebaseer op tegniese beginsels en missievereistes, watter probleme moet dit oorkom? Wat is die vooruitsig vir die toepassing daarvan in die veld van diep ruimteverkenning in die toekoms?
Tegnologiese deurbrake, nie bang vir uitdagings nie
Diep ruimteverkenning is 'n uiters uitdagende taak in die loop van ruimtenavorsers wat die heelal verken. Sondes moet verre interstellêre ruimte oorsteek, uiterste omgewings en strawwe toestande oorkom, waardevolle data verkry en oordra, en kommunikasietegnologie speel 'n belangrike rol.
Skematiese diagram vandiep ruimte laserkommunikasieeksperiment tussen die Spirit-satellietsonde en die grondobservatorium
Op 13 Oktober is die Spirit-sonde gelanseer, wat 'n verkenningsreis begin het wat ten minste agt jaar sal duur. Aan die begin van die sending het dit saam met die Hale-teleskoop by die Palomar-sterrewag in die Verenigde State gewerk om diepruimte-laserkommunikasietegnologie te toets, deur nabye-infrarooi laserkodering te gebruik om data met spanne op Aarde te kommunikeer. Vir hierdie doel moet die detektor en sy laserkommunikasietoerusting ten minste vier soorte probleme oorkom. Onderskeidelik verdien die verre afstand, seinverswakking en -interferensie, bandwydtebeperking en -vertraging, energiebeperking en hitteverspreidingsprobleme aandag. Navorsers het lank reeds hierdie probleme verwag en voorberei, en het deur 'n reeks sleuteltegnologieë gebreek, wat 'n goeie fondament gelê het vir die Spirit-sonde om diepruimte-laserkommunikasie-eksperimente uit te voer.
Eerstens gebruik die Spirit-detektor hoëspoed-data-oordragtegnologie, 'n geselekteerde laserstraal as die oordragmedium, toegerus met 'n ...hoëkraglasersender, met behulp van die voordele vanlasertransmissietempo en hoë stabiliteit, en probeer om laserkommunikasieskakels in die diep ruimte-omgewing te vestig.
Tweedens, om die betroubaarheid en stabiliteit van kommunikasie te verbeter, gebruik die Spirit-detektor doeltreffende koderingstegnologie, wat 'n hoër data-oordragspoed binne die beperkte bandwydte kan bereik deur die datakodering te optimaliseer. Terselfdertyd kan dit die bitfoutkoers verminder en die akkuraatheid van data-oordrag verbeter deur die tegnologie van voorwaartse foutkorreksiekodering te gebruik.
Derdens, met behulp van intelligente skedulerings- en beheertegnologie, realiseer die sonde die optimale benutting van kommunikasiehulpbronne. Die tegnologie kan kommunikasieprotokolle en oordragsnelhede outomaties aanpas volgens veranderinge in taakvereistes en kommunikasie-omgewing, en sodoende die beste kommunikasieresultate onder beperkte energietoestande verseker.
Laastens, om die seinontvangsvermoë te verbeter, gebruik die Spirit-sonde multistraalontvangstegnologie. Hierdie tegnologie gebruik verskeie ontvangsantennas om 'n skikking te vorm, wat die ontvangsensitiwiteit en stabiliteit van die sein kan verbeter, en dan 'n stabiele kommunikasieverbinding in die komplekse diep ruimte-omgewing kan handhaaf.
Die voordele is voor die hand liggend, versteek in die geheim
Die buitewêreld is nie moeilik om te vind dat dielaseris die kernelement van die diepruimte-kommunikasietoets van die Spirit-sonde, so watter spesifieke voordele het die laser om die beduidende vordering van diepruimte-kommunikasie te help? Wat is die misterie?
Aan die een kant sal die groeiende vraag na massiewe data, hoëresolusiebeelde en video's vir diepruimte-verkenningsendings ongetwyfeld hoër data-oordragsnelhede vir diepruimtekommunikasie vereis. In die lig van die kommunikasie-oordragafstand wat dikwels "begin" met tientalle miljoene kilometers, word radiogolwe geleidelik "kragloos".
Terwyl laserkommunikasie inligting oor fotone kodeer, het nabye-infrarooi liggolwe in vergelyking met radiogolwe 'n nouer golflengte en hoër frekwensie, wat dit moontlik maak om 'n ruimtelike data-"snelweg" te bou met meer doeltreffende en gladde inligtingsoordrag. Hierdie punt is voorlopig geverifieer in die vroeë lae-Aarde-wentelbaan ruimte-eksperimente. Nadat relevante aanpassingsmaatreëls geneem is en atmosferiese interferensie oorkom is, was die data-oordragtempo van die laserkommunikasiestelsel eens byna 100 keer hoër as dié van die vorige kommunikasiemiddele.
Plasingstyd: 26 Februarie 2024