For nylig gennemførte US Spirit-sonden en dyb rumlaserkommunikationstest med jordfaciliteter 16 millioner kilometer væk, hvilket satte en ny afstandsrekord for optisk rumkommunikation.Så hvad er fordelene vedlaser kommunikation?Baseret på tekniske principper og missionskrav, hvilke vanskeligheder skal den overvinde?Hvad er udsigten til dets anvendelse inden for udforskning af dybt rum i fremtiden?
Teknologiske gennembrud, ikke bange for udfordringer
Udforskning af dybt rum er en ekstremt udfordrende opgave i løbet af rumforskere, der udforsker universet.Prober skal krydse fjerntliggende interstellare rum, overvinde ekstreme miljøer og barske forhold, erhverve og transmittere værdifulde data, og kommunikationsteknologi spiller en afgørende rolle.
Skematisk diagram afdeep space laser kommunikationeksperiment mellem Spirit-satellitsonden og jordobservatoriet
Den 13. oktober lancerede Spirit-sonden og begyndte en udforskningsrejse, der vil vare mindst otte år.I begyndelsen af missionen arbejdede det med Hale-teleskopet ved Palomar-observatoriet i USA for at teste deep-space laserkommunikationsteknologi ved at bruge nær-infrarød laserkodning til at kommunikere data med hold på Jorden.Til dette formål skal detektoren og dens laserkommunikationsudstyr overvinde mindst fire typer vanskeligheder.Henholdsvis den fjerne afstand, signaldæmpning og interferens, båndbreddebegrænsning og forsinkelse, energibegrænsning og varmeafledningsproblemer fortjener opmærksomhed.Forskere har længe forudset og forberedt sig på disse vanskeligheder og har brudt igennem en række nøgleteknologier, der har lagt et godt grundlag for Spirit-sonden til at udføre eksperimenter med laserkommunikation i dybt rum.
Først og fremmest bruger Spirit-detektoren højhastigheds datatransmissionsteknologi, valgt laserstråle som transmissionsmedie, udstyret med enhøj effekt lasersender, ved hjælp af fordelene vedlaser transmissionhastighed og høj stabilitet, forsøger at etablere laserkommunikationsforbindelser i det dybe rummiljø.
For det andet, for at forbedre pålideligheden og stabiliteten af kommunikationen, anvender Spirit-detektoren effektiv kodningsteknologi, som kan opnå højere datatransmissionshastighed inden for den begrænsede båndbredde ved at optimere datakodningen.Samtidig kan det reducere bitfejlfrekvensen og forbedre nøjagtigheden af datatransmission ved at bruge teknologien til fremadrettet fejlkorrektionskodning.
For det tredje realiserer sonden den optimale udnyttelse af kommunikationsressourcer ved hjælp af intelligent planlægnings- og kontrolteknologi.Teknologien kan automatisk justere kommunikationsprotokoller og transmissionshastigheder i henhold til ændringer i opgavekrav og kommunikationsmiljø og dermed sikre de bedste kommunikationsresultater under begrænsede energiforhold.
Endelig, for at forbedre signalmodtagelsesevnen, bruger Spirit-sonden multi-beam modtagelsesteknologi.Denne teknologi bruger flere modtageantenner til at danne et array, som kan forbedre signalets modtagefølsomhed og stabilitet og derefter opretholde en stabil kommunikationsforbindelse i det komplekse dybe rummiljø.
Fordelene er indlysende, skjult i hemmeligheden
Omverdenen er ikke svært at finde ud af, atlaserer kerneelementet i deep space-kommunikationstesten af Spirit-sonden, så hvilke specifikke fordele har laseren for at hjælpe den betydelige fremgang af deep space-kommunikation?Hvad er mysteriet?
På den ene side er den voksende efterspørgsel efter massive data, billeder i høj opløsning og videoer til udforskningsmissioner i det dybe rum nødt til at kræve højere dataoverførselshastigheder for kommunikation i det dybe rum.I lyset af kommunikationstransmissionsafstanden, der ofte "begynder" med titusindvis af millioner kilometer, er radiobølger gradvist "magteløse".
Mens laserkommunikation koder for information om fotoner, sammenlignet med radiobølger, har nær-infrarøde lysbølger en smallere bølgelængde og højere frekvens, hvilket gør det muligt at bygge en geodata-"motorvej" med mere effektiv og jævn informationstransmission.Dette punkt er blevet foreløbigt verificeret i de tidlige eksperimenter med lavt kredsløb om jorden.Efter at have truffet relevante adaptive foranstaltninger og overvundet atmosfærisk interferens, var datatransmissionshastigheden for laserkommunikationssystemet en gang næsten 100 gange højere end den for de tidligere kommunikationsmidler.
Indlægstid: 26-2-2024