A US Spirit szonda a közelmúltban végzett egy mélyűr lézeres kommunikációs tesztet a 16 millió kilométerre lévő földi létesítményekkel, ezzel új űroptikai kommunikációs távolságrekordot állított fel. Tehát mik az előnyeilézeres kommunikáció? A technikai elvek és a küldetés követelményei alapján milyen nehézségeket kell leküzdenie? Milyen kilátások vannak a jövőben annak alkalmazására a mélyűrkutatás területén?
Technológiai áttörés, nem fél a kihívásoktól
A mélyűrkutatás rendkívül nagy kihívást jelent az univerzumot kutató űrkutatók során. A szondáknak át kell jutniuk 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.
Sematikus diagramjamélyűr lézeres kommunikációkísérlet a Spirit műholdszonda és a földi obszervatórium között
Október 13-án elindult a Spirit szonda, amely egy legalább nyolc évig tartó felfedezőútba kezdett. A küldetés kezdetén az egyesült államokbeli Palomar Obszervatóriumban működő Hale teleszkóppal a mélyűri lézeres kommunikációs technológiát tesztelte, közel infravörös lézerkódolást használva a Földön lévő csapatokkal való adatkommunikációhoz. Ennek érdekében a detektornak és lézeres kommunikációs berendezésének legalább négyféle nehézséget kell leküzdenie. Illetve figyelmet érdemel a távolsági távolság, a jelgyengülés és interferencia, a sávszélesség-korlátozás és késleltetés, az energiakorlátozás és a hőelvezetési problémák. A kutatók régóta várták és készültek ezekre a nehézségekre, és egy sor kulcsfontosságú technológián áttörtek, jó alapot teremtve a Spirit szonda számára, hogy mélyűri lézeres kommunikációs kísérleteket végezhessen.
Először is, a Spirit detektor nagy sebességű adatátviteli technológiát használ, átviteli közegként kiválasztott lézersugarat, amelynagy teljesítményű lézeradó előnyeit kihasználvalézeres átvitelsebesség és nagy stabilitás, lézeres kommunikációs kapcsolatokat próbál létesíteni 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 a korlátozott sávszélességen belül. Ugyanakkor csökkentheti a bithibaarányt és javíthatja az adatátvitel pontosságát a továbbítási hibajavító kódolás technológiájának használatával.
Harmadszor, az intelligens ütemezési és vezérlési technológia segítségével a szonda a kommunikációs erőforrások optimális kihasználását valósítja meg. A technológia képes automatikusan beállítani a kommunikációs protokollokat és az átviteli sebességet a feladatkövetelmények és a kommunikációs környezet változásai szerint, így biztosítva a legjobb kommunikációs eredményeket korlátozott energiaviszonyok mellett.
Végül a jel vételi képességének javítása érdekében a Spirit szonda többsugaras vételi technológiát alkalmaz. Ez a technológia több vevőantennát használ egy tömb kialakításához, amely növelheti a jel vételi érzékenységét és stabilitását, majd stabil kommunikációs kapcsolatot tart fenn a bonyolult mélyűri környezetben.
Az előnyök nyilvánvalóak, rejtve a titokban
A külvilág nem nehéz megtalálni, hogy alézera Spirit szonda mélyűri kommunikációs tesztjének alapeleme, tehát milyen konkrét előnyökkel jár a lézer a mélyűri kommunikáció jelentős előrehaladásához? Mi a rejtély?
Egyrészt a mélyűrkutatási küldetésekhez szükséges hatalmas adatok, nagy felbontású képek és videók iránti növekvő kereslet minden bizonnyal nagyobb adatátviteli sebességet tesz szükségessé a mélyűri kommunikációhoz. A gyakran több tízmillió kilométerrel „kezdődő” kommunikációs átviteli távolsággal szemben a rádióhullámok fokozatosan „tehetetlenek”.
Míg a lézeres kommunikáció a fotonokon kódolja az információkat, a rádióhullámokhoz képest a közeli infravörös fényhullámok hullámhossza szűkebb és frekvenciája magasabb, ami lehetővé teszi a térbeli adatok „autópálya” kiépítését hatékonyabb és gördülékenyebb információátvitellel. Ezt a pontot előzetesen igazolták a korai alacsony Föld körüli pályakísérletek során. A megfelelő alkalmazkodási intézkedések megtétele és a légköri interferencia leküzdése után a lézeres kommunikációs rendszer adatátviteli sebessége egykor közel 100-szor nagyobb volt, mint a korábbi kommunikációs eszközöké.
Feladás időpontja: 2024.02.26