Nyligen slutförde US Spirit -sonden ett djupt rymdlaserkommunikationstest med markanläggningar 16 miljoner kilometer bort, vilket satte en ny rymdoptisk kommunikationsavståndsrekord. Så vad är fördelarna medlaserkommunikation? Baserat på tekniska principer och uppdragskrav, vilka svårigheter behöver det övervinna? Vad är utsikterna för sin tillämpning inom området djuputrymme i framtiden?
Tekniska genombrott, inte rädda för utmaningar
Deep Space Exploration är en extremt utmanande uppgift under rymdforskarna som utforskar universum. Prober måste korsa avlägset interstellärt utrymme, övervinna extrema miljöer och hårda förhållanden, förvärva och överföra värdefulla data och kommunikationsteknologi spelar en viktig roll.
Schematiskt diagram överdjup rymdlaserkommunikationExperiment mellan Spirit Satellite -sonden och markobservatoriet
Den 13 oktober lanserade Spirit -sonden och började en utforskningsresa som kommer att pågå i minst åtta år. I början av uppdraget fungerade det med Hale-teleskopet vid Palomar Observatory i USA för att testa djuputrymme laserkommunikationsteknologi, med nästan infraröd laserkodning för att kommunicera data med team på jorden. För detta ändamål måste detektorn och dess laserkommunikationsutrustning övervinna minst fyra typer av svårigheter. Respektive det avlägsna avståndet, signaldämpningen och störningen, bandbreddbegränsningen och fördröjningen, energibegränsning och värmeavledningsproblem förtjänar uppmärksamhet. Forskare har länge förväntat sig och förberett sig för dessa svårigheter och har brutit igenom en serie nyckelteknologier och lägger en bra grund för andasonden att genomföra djupa rymdlaserkommunikationsexperiment.
Först och främst använder anddetektorn höghastighetsdataöverföringsteknologi, utvalda laserstrålar som transmissionsmedium, utrustat med enhögeffektsändare, med fördelarna medlaseröverföringhastighet och hög stabilitet, försöka etablera laserkommunikationslänkar i djuputrymmet.
För det andra, för att förbättra kommunikationens tillförlitlighet och stabilitet, antar Spirit Detector effektiv kodningsteknik, som kan uppnå högre dataöverföringshastighet inom den begränsade bandbredden genom att optimera datakodningen. Samtidigt kan det minska bitfelfrekvensen och förbättra noggrannheten för dataöverföring genom att använda tekniken för framåtfelkorrigeringskodning.
För det tredje, med hjälp av intelligent schemaläggning och kontrollteknologi, inser sonden ett optimalt utnyttjande av kommunikationsresurser. Tekniken kan automatiskt justera kommunikationsprotokoll och överföringshastigheter beroende på förändringar i uppgiftskrav och kommunikationsmiljö, vilket säkerställer de bästa kommunikationsresultaten under begränsade energiförhållanden.
Slutligen, för att förbättra signalmottagningsförmågan, använder Spirit-sonden multi-strålmottagningsteknologi. Denna teknik använder flera mottagande antenner för att bilda en matris, vilket kan förbättra signalens mottagande och stabilitet och sedan upprätthålla en stabil kommunikationsanslutning i den komplexa djuputrymmet.
Fördelarna är uppenbara, dolda i hemligheten
Omvärlden är inte svårt att upptäcka attlaserÄr kärnelementet i det djupa rymdkommunikationstestet av Spirit -sonden, så vilka specifika fördelar har lasern för att hjälpa den betydande framstegen med djup rymdkommunikation? Vad är mysteriet?
Å ena sidan kommer den växande efterfrågan på massiva data, högupplösta bilder och videor för prospekteringsuppdrag för djupa rymden att kräva högre dataöverföringshastigheter för djup rymdkommunikation. Mot bakgrund av kommunikationsöverföringsavståndet som ofta "börjar" med tiotals miljoner kilometer är radiovågor gradvis "maktlösa."
Medan laserkommunikation kodar information om fotoner, jämfört med radiovågor, har nästan infraröda ljusvågor en smalare våglängd och högre frekvens, vilket gör det möjligt att bygga en rumslig data "motorväg" med effektivare och smidig informationsöverföring. Denna punkt har preliminärt verifierats i de tidiga lågjordiska rymdutrymmesexperimenten. Efter att ha vidtagit relevanta adaptiva åtgärder och övervunnit atmosfärisk störning var dataöverföringshastigheten för laserkommunikationssystemet en gång nästan 100 gånger högre än för de tidigare kommunikationsmedel.
Posttid: feb-26-2024