Kamakailan, nakumpleto ng US Spirit probe ang isang malalim na pagsubok sa komunikasyon ng laser sa espasyo na may mga pasilidad sa lupa na 16 milyong kilometro ang layo, na nagtatakda ng bagong talaan ng distansya ng komunikasyon sa espasyo ng optical.Kaya ano ang mga pakinabang ngkomunikasyon sa laser?Batay sa mga teknikal na prinsipyo at kinakailangan sa misyon, anong mga paghihirap ang kailangan nitong malampasan?Ano ang inaasahang aplikasyon nito sa larangan ng deep space exploration sa hinaharap?
Mga teknolohikal na tagumpay, hindi natatakot sa mga hamon
Ang malalim na paggalugad sa kalawakan ay isang napakahirap na gawain sa kurso ng mga mananaliksik sa kalawakan na naggalugad sa uniberso.Kailangang tumawid ang mga probe sa malayong interstellar space, malampasan ang matinding kapaligiran at malupit na kondisyon, kumuha at magpadala ng mahalagang data, at ang teknolohiya ng komunikasyon ay gumaganap ng mahalagang papel.
Schematic diagram ngmalalim na espasyo ng laser na komunikasyoneksperimento sa pagitan ng Spirit satellite probe at ng ground observatory
Noong Oktubre 13, inilunsad ang Spirit probe, na nagsimula sa isang paglalakbay ng paggalugad na tatagal ng hindi bababa sa walong taon.Sa simula ng misyon, nagtrabaho ito kasama ang teleskopyo ng Hale sa Palomar Observatory sa United States upang subukan ang deep-space laser communication technology, gamit ang near-infrared laser coding para makipag-ugnayan ng data sa mga team sa Earth.Sa layuning ito, ang detektor at ang kagamitan sa komunikasyon ng laser nito ay kailangang malampasan ang hindi bababa sa apat na uri ng mga paghihirap.Alinsunod dito, ang malayong distansya, pagpapahina ng signal at interference, limitasyon ng bandwidth at pagkaantala, limitasyon ng enerhiya at mga problema sa pagwawaldas ng init ay nararapat pansinin.Matagal nang inaasahan at pinaghandaan ng mga mananaliksik ang mga paghihirap na ito, at nasira ang isang serye ng mga pangunahing teknolohiya, na naglalagay ng magandang pundasyon para sa Spirit probe na magsagawa ng malalim na mga eksperimento sa komunikasyon ng laser sa espasyo.
Una sa lahat, ang Spirit detector ay gumagamit ng high-speed data transmission technology, piniling laser beam bilang transmission medium, na nilagyan ngmataas na kapangyarihan ng lasertransmitter, gamit ang mga pakinabang ngpaghahatid ng laserrate at mataas na katatagan, sinusubukang magtatag ng mga link sa komunikasyon ng laser sa malalim na kapaligiran sa espasyo.
Pangalawa, upang mapabuti ang pagiging maaasahan at katatagan ng komunikasyon, ang Spirit detector ay gumagamit ng mahusay na teknolohiya ng coding, na maaaring makamit ang mas mataas na rate ng paghahatid ng data sa loob ng limitadong bandwidth sa pamamagitan ng pag-optimize ng data coding.Kasabay nito, maaari nitong bawasan ang bit error rate at pagbutihin ang katumpakan ng paghahatid ng data sa pamamagitan ng paggamit ng teknolohiya ng forward error correction coding.
Pangatlo, sa tulong ng matalinong pag-iiskedyul at teknolohiya ng kontrol, napagtanto ng probe ang pinakamainam na paggamit ng mga mapagkukunan ng komunikasyon.Ang teknolohiya ay maaaring awtomatikong ayusin ang mga protocol ng komunikasyon at mga rate ng paghahatid ayon sa mga pagbabago sa mga kinakailangan sa gawain at kapaligiran ng komunikasyon, kaya tinitiyak ang pinakamahusay na mga resulta ng komunikasyon sa ilalim ng limitadong mga kondisyon ng enerhiya.
Sa wakas, upang mapahusay ang kakayahan sa pagtanggap ng signal, ang Spirit probe ay gumagamit ng multi-beam reception technology.Gumagamit ang teknolohiyang ito ng maramihang mga receiving antenna para bumuo ng array, na maaaring mapahusay ang receiving sensitivity at stability ng signal, at pagkatapos ay mapanatili ang isang matatag na koneksyon sa komunikasyon sa kumplikadong deep space na kapaligiran.
Ang mga pakinabang ay halata, nakatago sa lihim
Ang labas ng mundo ay hindi mahirap hanapin na anglaseray ang pangunahing elemento ng pagsubok ng malalim na komunikasyon sa espasyo ng Spirit probe, kaya anong mga partikular na pakinabang ang mayroon ang laser upang matulungan ang makabuluhang pag-unlad ng malalim na komunikasyon sa espasyo?Ano ang misteryo?
Sa isang banda, ang lumalaking pangangailangan para sa napakalaking data, mga larawang may mataas na resolution at mga video para sa mga misyon sa paggalugad ng malalim na kalawakan ay tiyak na mangangailangan ng mas mataas na rate ng paghahatid ng data para sa mga komunikasyon sa malalim na espasyo.Sa harap ng distansya ng paghahatid ng komunikasyon na kadalasang "nagsisimula" sa sampu-sampung milyong kilometro, ang mga radio wave ay unti-unting "walang kapangyarihan."
Habang ang komunikasyon ng laser ay nag-encode ng impormasyon sa mga photon, kumpara sa mga radio wave, ang near-infrared light wave ay may mas makitid na wavelength at mas mataas na frequency, na ginagawang posible na bumuo ng isang spatial na data na "highway" na may mas mahusay at maayos na paghahatid ng impormasyon.Ang puntong ito ay paunang na-verify sa unang bahagi ng low-Earth orbit space experiments.Pagkatapos gumawa ng mga kaugnay na adaptive na hakbang at pagtagumpayan ang panghihimasok sa atmospera, ang bilis ng paghahatid ng data ng sistema ng komunikasyon ng laser ay dating halos 100 beses na mas mataas kaysa sa dating paraan ng komunikasyon.
Oras ng post: Peb-26-2024