Deep Space Laser Communication Record, Hvor meget plads til fantasi? Del et

For nylig afsluttede den amerikanske åndssonde en dyb rumlaserkommunikationstest med jordfaciliteter 16 millioner kilometer væk, hvilket indstiller en ny rumoptisk kommunikationsafstandsrekord. Så hvad er fordelene vedLaserkommunikation? Baseret på tekniske principper og missionskrav, hvilke vanskeligheder har det brug for at overvinde? Hvad er udsigten til dens anvendelse inden for dybt rumfartsudforskning i fremtiden?

Teknologiske gennembrud, ikke bange for udfordringer
Deep Space Exploration er en ekstremt udfordrende opgave i løbet af rumforskere, der udforsker universet. Prober er nødt til at krydse fjernt interstellært rum, overvinde ekstreme miljøer og barske forhold, erhverve og transmittere værdifulde data, og kommunikationsteknologi spiller en vigtig rolle.

Skematisk diagram overDeep Space Laser CommunicationEksperiment mellem åndssatellitsonden og jordobservatoriet

Den 13. oktober lancerede Spirit -sonden, der begynder en efterforskningsrejse, der vil vare mindst otte år. I begyndelsen af ​​missionen arbejdede det med Hale-teleskopet på Palomar-observatoriet i USA for at teste dybrumskommunikationsteknologi til dybden ved hjælp af næsten infrarød laserkodning til at kommunikere data med teams på jorden. Til dette formål er detektoren og dets laserkommunikationsudstyr nødt til at overvinde mindst fire typer vanskeligheder. Henholdsvis den fjerne afstand, signaldæmpning og interferens, båndbreddebegrænsning og forsinkelse, energibegrænsning og varmeafledningsproblemer fortjener opmærksomhed. Forskere har længe forventet og forberedt på disse vanskeligheder og har brudt gennem en række nøgleteknologier, der lægger et godt fundament for åndeproben til at udføre dybe rumlaserkommunikationseksperimenter.
Først og fremmest bruger Spirit Detector højhastighedsdata-transmissionsteknologi, valgt laserstråle som transmissionsmedium, udstyret med enLaser med høj effektsender ved hjælp af fordelene vedLaseroverførselHastighed og høj stabilitet ved at forsøge at etablere laserkommunikationsforbindelser i det dybe rummiljø.
For det andet, for at forbedre pålideligheden og stabiliteten i kommunikationen, vedtager spiritdetektoren effektiv kodningsteknologi, som kan opnå højere datatransmissionshastighed inden for den begrænsede båndbredde ved at optimere datakodningen. På samme tid kan det reducere bitfejlhastigheden og forbedre nøjagtigheden af ​​datatransmission ved hjælp af teknologien til kodning af fremadrettet fejlkorrektion.
For det tredje indser sonden ved hjælp af intelligent planlægning og kontrolteknologi den optimale udnyttelse af kommunikationsressourcer. Teknologien kan automatisk justere kommunikationsprotokoller og transmissionshastigheder i henhold til ændringer i opgavekrav og kommunikationsmiljø og således sikre de bedste kommunikationsresultater under begrænsede energiforhold.
Endelig, for at forbedre signalmodtagelsesevnen, bruger Spirit-sonden multi-bjælke-modtagelsesteknologi. Denne teknologi bruger flere modtagende antenner til at danne en matrix, der kan forbedre den modtagende følsomhed og stabilitet af signalet og derefter opretholde en stabil kommunikationsforbindelse i det komplekse dybe rummiljø.

Fordelene er åbenlyse, skjult i hemmeligheden
Omverdenen er ikke vanskelig at finde ud af, atlaserEr kerneelementet i den dybe rumkommunikationstest af åndens sonde, så hvilke specifikke fordele har laseren for at hjælpe de betydelige fremskridt med dyb rumfart kommunikation? Hvad er mysteriet?
På den ene side er den voksende efterspørgsel efter massive data, billeder i høj opløsning og videoer til dybe rumfartsudforskningsopgaver bundet til at kræve højere dataoverførselshastigheder for dyb rumfartskommunikation. I lyset af kommunikationsoverførselsafstanden, der ofte "starter" med titusinder af millioner kilometer, er radiobølger gradvist "magtesløse."
Mens laserkommunikation koder for information om fotoner sammenlignet med radiobølger, har nær-infrarøde lysbølger en smalere bølgelængde og højere frekvens, hvilket gør det muligt at opbygge en rumlig data "motorvej" med mere effektiv og glat informationsoverførsel. Dette punkt er blevet foreløbigt verificeret i de tidlige lav-jord-bane-rumeksperimenter. Efter at have truffet relevante adaptive foranstaltninger og overvinde atmosfærisk interferens var laserkommunikationssystemets datatransmissionskommunikationssystem en gang næsten 100 gange højere end for de foregående kommunikationsmidler.