Onlangs het die US Spirit-sonde 'n diepruimtelaserkommunikasietoets met grondfasiliteite 16 miljoen kilometer verder voltooi, wat 'n nuwe ruimterekord vir optiese kommunikasieafstand opgestel het. So wat is die voordele vanlaser kommunikasie? Op grond van tegniese beginsels en missievereistes, watter probleme moet dit oorkom? Wat is die vooruitsig van die toepassing daarvan op die gebied van diepruimteverkenning in die toekoms?
Tegnologiese deurbrake, nie bang vir uitdagings nie
Diepruimteverkenning is 'n uiters uitdagende taak in die loop van ruimtenavorsers wat die heelal verken. Sondes moet verafgeleë interstellêre ruimte oorsteek, uiterste omgewings en moeilike toestande oorkom, waardevolle data bekom en oordra, en kommunikasietegnologie speel 'n belangrike rol.
Skematiese diagram vandiepruimte laser kommunikasieeksperiment tussen die Spirit-satellietsonde en die grondsterrewag
Op 13 Oktober het die Gees-ondersoek van stapel gestuur, wat 'n reis van verkenning begin wat minstens 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, met behulp van naby-infrarooi laserkodering om data met spanne op Aarde te kommunikeer. Vir hierdie doel moet die detektor en sy laserkommunikasietoerusting ten minste vier tipes probleme oorkom. Onderskeidelik verdien die verre afstand, seinverswakking en interferensie, bandwydtebeperking en -vertraging, energiebeperking en hitte-afvoerprobleme aandag. Navorsers het lank verwag en voorberei vir hierdie probleme, en het deur 'n reeks sleuteltegnologieë gebreek, wat 'n goeie grondslag gelê het vir die Spirit-sonde om diepruimte-laserkommunikasie-eksperimente uit te voer.
Eerstens gebruik die Spirit-detektor hoëspoed-data-oordragtegnologie, geselekteerde laserstraal as die transmissiemedium, toegerus met 'nhoë-krag lasersender, met behulp van die voordele vanlaser transmissietempo en hoë stabiliteit, probeer om laser kommunikasie skakels in die diep ruimte omgewing te vestig.
Tweedens, om die betroubaarheid en stabiliteit van kommunikasie te verbeter, neem die Spirit-detektor doeltreffende koderingstegnologie aan, wat hoër data-oordragtempo binne die beperkte bandwydte kan bereik deur die datakodering te optimaliseer. Terselfdertyd kan dit die bisfoutkoers verminder en die akkuraatheid van data-oordrag verbeter deur die tegnologie van vorentoe-foutkorreksie-kodering te gebruik.
Derdens, met behulp van intelligente skedulering en beheer tegnologie, realiseer die sonde die optimale benutting van kommunikasie hulpbronne. Die tegnologie kan kommunikasieprotokolle en transmissietempo's outomaties aanpas volgens veranderinge in taakvereistes en kommunikasie-omgewing, om sodoende die beste kommunikasieresultate onder beperkte energietoestande te verseker.
Ten slotte, om die seinontvangsvermoë te verbeter, gebruik die Spirit-sonde multi-straal-ontvangstegnologie. Hierdie tegnologie gebruik veelvuldige ontvangsantennas om 'n skikking te vorm, wat die ontvangsensitiwiteit en stabiliteit van die sein kan verbeter, en dan 'n stabiele kommunikasieverbinding in die komplekse diepruimte-omgewing kan handhaaf.
Die voordele is voor die hand liggend, weggesteek in die geheim
Die buitewêreld is nie moeilik om te vind dat dielaseris die kernelement van die diepruimtekommunikasietoets van die Spirit-sonde, so watter spesifieke voordele het die laser om die beduidende vordering van diepruimtekommunikasie te help? Wat is die raaisel?
Aan die een kant sal die groeiende vraag na massiewe data, hoë-resolusie-beelde en video's vir diepruimteverkenningsmissies hoër data-oordragtempo's vir diepruimtekommunikasie vereis. In die lig van die kommunikasie-oordragafstand wat dikwels met tienmiljoene kilometers “begin”, is radiogolwe geleidelik “kragteloos”.
Terwyl laserkommunikasie inligting oor fotone kodeer, in vergelyking met radiogolwe, het naby-infrarooi liggolwe 'n nouer golflengte en hoër frekwensie, wat dit moontlik maak om 'n ruimtelike data "snelweg" met meer doeltreffende en gladde inligtingoordrag te bou. Hierdie punt is voorlopig geverifieer in die vroeë lae-aarde-baan-ruimte-eksperimente. Nadat relevante aanpassingsmaatreëls geneem is en atmosferiese steurings oorkom is, was die data-oordragtempo van die laserkommunikasiestelsel een keer byna 100 keer hoër as dié van die vorige kommunikasiemiddel.
Pos tyd: Feb-26-2024