Nemrégiben az amerikai Spirit szonda mélyűri lézerkommunikációs tesztet hajtott végre 16 millió kilométerre lévő földi létesítményekkel, új űroptikai kommunikációs távolságrekordot állítva fel. Milyen előnyei vannak a...lézerkommunikáció? A műszaki alapelvek és a küldetéskövetelmények alapján milyen nehézségeket kell leküzdenie? Milyen kilátásai vannak a jövőben a mélyűr-kutatás területén történő alkalmazásának?
Technológiai áttörések, nem félnek a kihívásoktól
A mélyűr-kutatás rendkívül nagy kihívást jelentő feladat az űrkutatók univerzum-kutatása során. A szondáknak át kell haladniuk a távoli csillagközi téren, le kell küzdeniük a szélsőséges környezeteket és a zord körülményeket, értékes adatokat kell szerezniük és továbbítaniuk, és a kommunikációs technológia létfontosságú szerepet játszik ebben.
A vázlatos rajzmélyűri lézerkommunikációkísérlet a Spirit műholdszonda és a földi obszervatórium között
Október 13-án felbocsátották a Spirit szondát, ezzel megkezdve legalább nyolc évig tartó felfedezőútját. A küldetés kezdetén az Egyesült Államokban található Palomar Obszervatórium Hale teleszkópjával együttműködve tesztelte a mélyűri lézerkommunikációs technológiát, közeli infravörös lézerkódolást használva az adatok földi csapatokkal való kommunikációjához. Ennek érdekében a detektornak és lézerkommunikációs berendezésének legalább négyféle nehézséget kell leküzdenie. Rendre a távoli távolság, a jelcsillapítás és interferencia, a sávszélesség-korlátozás és -késleltetés, az energiakorlátozás és a hőelvezetés problémái érdemelnek figyelmet. A kutatók régóta előre látták és felkészültek ezekre a nehézségekre, és számos kulcsfontosságú technológián áttörést értek el, jó alapot teremtve a Spirit szonda számára a mélyűri lézerkommunikációs kísérletek elvégzéséhez.
Először is, a Spirit detektor nagysebességű adatátviteli technológiát használ, lézersugarat használ átviteli közegként, és egynagy teljesítményű lézeradó, kihasználva alézeres átvitelsebességgel és nagy stabilitással, lézerkommunikációs kapcsolatok létrehozására törekedve a mélyűri környezetben.
Másodszor, a kommunikáció megbízhatóságának és stabilitásának javítása érdekében a Spirit detektor hatékony kódolási technológiát alkalmaz, amely az adatkódolás optimalizálásával nagyobb adatátviteli sebességet érhet el korlátozott sávszélességen belül. Ugyanakkor csökkentheti a bithibaarányt és javíthatja az adatátvitel pontosságát az előrehaladó hibajavító kódolás technológiájának használatával.
Harmadszor, az intelligens ütemezési és vezérlési technológia segítségével a szonda optimálisan kihasználja a kommunikációs erőforrásokat. A technológia automatikusan képes módosítani a kommunikációs protokollokat és az átviteli sebességet a feladatkövetelmények és a kommunikációs környezet változásainak megfelelően, így biztosítva a legjobb kommunikációs eredményeket korlátozott energiaviszonyok mellett.
Végül, a jelvételi képesség fokozása érdekében a Spirit szonda többnyalábos vételi technológiát alkalmaz. Ez a technológia több vevőantennát használ egy tömb kialakításához, ami fokozhatja a jel vételi érzékenységét és stabilitását, majd stabil kommunikációs kapcsolatot tarthat fenn a komplex mélyűri környezetben.
Az előnyök nyilvánvalóak, a titokban rejlenek
A külvilágot nem nehéz megtalálni, hogy alézera Spirit szonda mélyűri kommunikációs tesztjének központi eleme, tehát milyen konkrét előnyei vannak a lézernek a mélyűri kommunikáció jelentős előrehaladásához? Mi a rejtély?
Egyrészt a mélyűri kutatási küldetésekhez szükséges hatalmas adatmennyiség, nagy felbontású képek és videók iránti növekvő igény minden bizonnyal nagyobb adatátviteli sebességet igényel a mélyűri kommunikációhoz. A gyakran több tízmillió kilométerrel „kezdődő” kommunikációs átviteli távolság miatt a rádióhullámok fokozatosan „erőtlenné” válnak.
Míg a lézerkommunikáció fotonokon kódolja az információkat, a rádióhullámokhoz képest a közeli infravörös fényhullámok keskenyebb hullámhosszúak és magasabb frekvenciájúak, ami lehetővé teszi egy hatékonyabb és zökkenőmentesebb információátvitelt biztosító térbeli adat „autópálya” kiépítését. Ezt a pontot előzetesen igazolták a korai alacsony Föld körüli pályán végzett űrkísérletek. A vonatkozó adaptív intézkedések megtétele és a légköri interferencia leküzdése után a lézerkommunikációs rendszer adatátviteli sebessége egykor közel százszorosa volt a korábbi kommunikációs eszközökének.
Közzététel ideje: 2024. február 26.