Πρόσφατα, ο ανιχνευτής US Spirit ολοκλήρωσε μια δοκιμή επικοινωνίας με λέιζερ στο βάθος του διαστήματος με επίγειες εγκαταστάσεις 16 εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά, σημειώνοντας ένα νέο ρεκόρ απόστασης οπτικής επικοινωνίας στο διάστημα.Ποια είναι λοιπόν τα πλεονεκτήματα τουεπικοινωνία με λέιζερ?Με βάση τις τεχνικές αρχές και τις απαιτήσεις της αποστολής, ποιες δυσκολίες χρειάζεται να ξεπεράσει;Ποια είναι η προοπτική της μελλοντικής εφαρμογής του στον τομέα της εξερεύνησης του βαθέος διαστήματος;
Τεχνολογικές ανακαλύψεις, δεν φοβόμαστε τις προκλήσεις
Η εξερεύνηση του διαστήματος στο βάθος είναι ένα εξαιρετικά δύσκολο έργο στην πορεία των ερευνητών του διαστήματος που εξερευνούν το σύμπαν.Οι ανιχνευτές πρέπει να διασχίσουν μακρινό διαστρικό χώρο, να ξεπεράσουν ακραία περιβάλλοντα και σκληρές συνθήκες, να αποκτήσουν και να μεταδώσουν πολύτιμα δεδομένα και η τεχνολογία επικοινωνίας διαδραματίζει ζωτικό ρόλο.
Σχηματικό διάγραμμα τουεπικοινωνία λέιζερ βαθιού διαστήματοςπείραμα μεταξύ του δορυφορικού καθετήρα Spirit και του επίγειου παρατηρητηρίου
Στις 13 Οκτωβρίου εκτοξεύτηκε η ανιχνευτής Spirit, ξεκινώντας ένα ταξίδι εξερεύνησης που θα διαρκέσει τουλάχιστον οκτώ χρόνια.Στην αρχή της αποστολής, εργάστηκε με το τηλεσκόπιο Hale στο Παρατηρητήριο Palomar στις Ηνωμένες Πολιτείες για να δοκιμάσει την τεχνολογία επικοινωνίας λέιζερ στο βαθύ διάστημα, χρησιμοποιώντας κωδικοποίηση λέιζερ κοντά στο υπέρυθρο για την επικοινωνία δεδομένων με ομάδες στη Γη.Για το σκοπό αυτό, ο ανιχνευτής και ο εξοπλισμός επικοινωνίας με λέιζερ πρέπει να ξεπεράσουν τουλάχιστον τέσσερις τύπους δυσκολιών.Αντίστοιχα, αξίζουν προσοχής η μακρινή απόσταση, η εξασθένηση και παρεμβολή σήματος, ο περιορισμός και καθυστέρηση εύρους ζώνης, ο περιορισμός ενέργειας και τα προβλήματα απαγωγής θερμότητας.Οι ερευνητές περίμεναν από καιρό και προετοιμάστηκαν για αυτές τις δυσκολίες και έχουν ξεπεράσει μια σειρά βασικών τεχνολογιών, θέτοντας μια καλή βάση για τον ανιχνευτή Spirit να πραγματοποιήσει πειράματα επικοινωνίας με λέιζερ στο βάθος.
Πρώτα απ 'όλα, ο ανιχνευτής Spirit χρησιμοποιεί τεχνολογία μετάδοσης δεδομένων υψηλής ταχύτητας, επιλεγμένη δέσμη λέιζερ ως μέσο μετάδοσης, εξοπλισμένη μελέιζερ υψηλής ισχύοςπομπός, χρησιμοποιώντας τα πλεονεκτήματα τουμετάδοση λέιζερρυθμός και υψηλή σταθερότητα, προσπαθώντας να δημιουργήσει συνδέσμους επικοινωνίας με λέιζερ στο περιβάλλον του βαθέως διαστήματος.
Δεύτερον, προκειμένου να βελτιωθεί η αξιοπιστία και η σταθερότητα της επικοινωνίας, ο ανιχνευτής Spirit υιοθετεί αποτελεσματική τεχνολογία κωδικοποίησης, η οποία μπορεί να επιτύχει υψηλότερο ρυθμό μετάδοσης δεδομένων εντός του περιορισμένου εύρους ζώνης βελτιστοποιώντας την κωδικοποίηση δεδομένων.Ταυτόχρονα, μπορεί να μειώσει το ποσοστό σφαλμάτων bit και να βελτιώσει την ακρίβεια της μετάδοσης δεδομένων χρησιμοποιώντας την τεχνολογία της κωδικοποίησης διόρθωσης σφαλμάτων προς τα εμπρός.
Τρίτον, με τη βοήθεια της έξυπνης τεχνολογίας προγραμματισμού και ελέγχου, ο ανιχνευτής πραγματοποιεί τη βέλτιστη χρήση των πόρων επικοινωνίας.Η τεχνολογία μπορεί να προσαρμόσει αυτόματα τα πρωτόκολλα επικοινωνίας και τους ρυθμούς μετάδοσης σύμφωνα με τις αλλαγές στις απαιτήσεις εργασιών και στο περιβάλλον επικοινωνίας, διασφαλίζοντας έτσι τα καλύτερα αποτελέσματα επικοινωνίας υπό περιορισμένες συνθήκες ενέργειας.
Τέλος, για να βελτιωθεί η ικανότητα λήψης σήματος, ο αισθητήρας Spirit χρησιμοποιεί τεχνολογία λήψης πολλαπλών δεσμών.Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιεί πολλαπλές κεραίες λήψης για να σχηματίσει μια συστοιχία, η οποία μπορεί να βελτιώσει την ευαισθησία λήψης και τη σταθερότητα του σήματος και, στη συνέχεια, να διατηρήσει μια σταθερή σύνδεση επικοινωνίας στο πολύπλοκο περιβάλλον του βαθέως διαστήματος.
Τα πλεονεκτήματα είναι προφανή, κρυμμένα στο μυστικό
Ο έξω κόσμος δεν είναι δύσκολο να διαπιστώσει κανείς ότι τολέιζερείναι το βασικό στοιχείο της δοκιμής επικοινωνίας στο βαθύ διάστημα του ανιχνευτή Spirit, οπότε ποια συγκεκριμένα πλεονεκτήματα έχει το λέιζερ για να βοηθήσει τη σημαντική πρόοδο της επικοινωνίας στο βαθύ διάστημα;Ποιο είναι το μυστήριο;
Από τη μία πλευρά, η αυξανόμενη ζήτηση για τεράστια δεδομένα, εικόνες και βίντεο υψηλής ανάλυσης για αποστολές εξερεύνησης του διαστήματος είναι βέβαιο ότι θα απαιτήσει υψηλότερους ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων για επικοινωνίες στο βαθύ διάστημα.Μπροστά στην απόσταση μετάδοσης της επικοινωνίας που συχνά «ξεκινά» με δεκάδες εκατομμύρια χιλιόμετρα, τα ραδιοκύματα είναι σταδιακά «ανίσχυρα».
Ενώ η επικοινωνία με λέιζερ κωδικοποιεί πληροφορίες για φωτόνια, σε σύγκριση με τα ραδιοκύματα, τα κύματα εγγύς υπέρυθρου φωτός έχουν στενότερο μήκος κύματος και υψηλότερη συχνότητα, καθιστώντας δυνατή τη δημιουργία ενός «εθνικού δρόμου» χωρικών δεδομένων με πιο αποτελεσματική και ομαλή μετάδοση πληροφοριών.Αυτό το σημείο έχει προκαταρκτικά επαληθευτεί στα πρώιμα διαστημικά πειράματα σε χαμηλή τροχιά της Γης.Μετά τη λήψη σχετικών προσαρμοστικών μέτρων και την υπέρβαση των ατμοσφαιρικών παρεμβολών, ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων του συστήματος επικοινωνίας με λέιζερ ήταν κάποτε σχεδόν 100 φορές υψηλότερος από αυτόν των προηγούμενων μέσων επικοινωνίας.
Ώρα δημοσίευσης: Φεβ-26-2024