Hiljuti viis USA sond Spirit lõpule süvakosmose laserside testi maapealsete rajatistega 16 miljoni kilomeetri kaugusel, püstitades uue kosmoseoptilise side kauguse rekordi. Millised on siis eelised?laserkommunikatsioon? Milliseid raskusi peab see tehniliste põhimõtete ja missiooninõuete põhjal ületama? Millised on selle rakendamise väljavaated süvakosmoseuuringute valdkonnas tulevikus?
Tehnoloogilised läbimurded, mis ei karda väljakutseid
Sügava kosmose uurimine on kosmoseuurijate universumi uurimise käigus äärmiselt keeruline ülesanne. Sondid peavad läbima kauget tähtedevahelist ruumi, ületama äärmuslikke keskkondi ja karme tingimusi, hankima ja edastama väärtuslikke andmeid ning kommunikatsioonitehnoloogial on selles oluline roll.
Skemaatiline diagrammsüvakosmose lasersideeksperiment satelliidisondi Spirit ja maapealse vaatluskeskuse vahel
13. oktoobril startis sond Spirit, alustades vähemalt kaheksa-aastast uurimisretke. Missiooni alguses töötas see koos Ameerika Ühendriikide Palomari observatooriumi Hale'i teleskoobiga, et testida süvakosmose laserkommunikatsioonitehnoloogiat, kasutades lähiinfrapunalaserkodeeringut andmete edastamiseks Maa meeskondadega. Selleks peavad detektor ja selle laserkommunikatsiooniseadmed ületama vähemalt nelja tüüpi raskusi. Vastavalt väärivad tähelepanu kauge kaugus, signaali sumbumine ja interferents, ribalaiuse piiramine ja viivitus, energia piiramine ja soojuse hajumise probleemid. Teadlased on neid raskusi juba ammu ette näinud ja nendeks valmistunud ning on läbi murdnud rea võtmetehnoloogiaid, pannes hea aluse Spirit-sondi süvakosmose laserkommunikatsioonikatsete läbiviimiseks.
Esiteks kasutab Spiriti detektor kiire andmeedastustehnoloogiat, valitud laserkiirt edastuskeskkonnana ja on varustatudsuure võimsusega lasersaatja, kasutades ära eeliseidlaserülekannekiirus ja kõrge stabiilsus, püüdes luua laserkommunikatsiooniühendusi süvakosmoses.
Teiseks, kommunikatsiooni usaldusväärsuse ja stabiilsuse parandamiseks kasutab Spiriti detektor tõhusat kodeerimistehnoloogiat, mis optimeerib andmekodeerimist ja saavutab piiratud ribalaiuse piires suurema andmeedastuskiiruse. Samal ajal saab edasise veaparanduse kodeerimise tehnoloogia abil vähendada bitivea määra ja parandada andmeedastuse täpsust.
Kolmandaks, intelligentse ajastamis- ja juhtimistehnoloogia abil realiseerib sond sideressursside optimaalse kasutamise. Tehnoloogia suudab automaatselt kohandada sideprotokolle ja edastuskiirusi vastavalt ülesannete nõuete ja sidekeskkonna muutustele, tagades seeläbi parimad sidetulemused piiratud energiatarbe korral.
Lõpuks, signaali vastuvõtuvõime parandamiseks kasutab Spirit-sond mitmekiirelist vastuvõtutehnoloogiat. See tehnoloogia kasutab massiivi moodustamiseks mitut vastuvõtuantenni, mis võib parandada signaali vastuvõtu tundlikkust ja stabiilsust ning säilitada stabiilse sideühenduse keerulises süvakosmose keskkonnas.
Eelised on ilmsed, peidetud saladusse
Välismaailma pole raske leida, etlaseron Spirit-sondi süvakosmosesuhtluse testi põhielement, seega millised konkreetsed eelised on laseril süvakosmosesuhtluse oluliseks edenemiseks? Mis on müsteerium?
Ühelt poolt nõuab süvakosmoseuuringute missioonidel kasvav nõudlus massiivsete andmete, kõrgresolutsiooniliste piltide ja videote järele süvakosmoseside jaoks suuremaid andmeedastuskiirusi. Arvestades side edastuskaugust, mis sageli algab kümnete miljonite kilomeetritega, muutuvad raadiolained järk-järgult „jõuetuks“.
Kuigi laserside kodeerib infot footonitele, on lähiinfrapunakiirguse lainepikkus kitsam ja sagedus kõrgem võrreldes raadiolainetega, mis võimaldab ehitada ruumiandmete „kiirteed“ tõhusama ja sujuvama infoedastusega. Seda punkti on esialgselt kinnitatud varajastes Maa-lähedase orbiidi kosmosekatsetes. Pärast asjakohaste kohandusmeetmete võtmist ja atmosfäärihäirete ületamist oli lasersidesüsteemi andmeedastuskiirus kunagi ligi 100 korda suurem kui varasematel sidevahenditel.
Postituse aeg: 26. veebruar 2024