Recientemente, la sonda de espíritu de los Estados Unidos completó una prueba de comunicación con láser de espacio profundo con instalaciones de tierra a 16 millones de kilómetros de distancia, estableciendo un nuevo registro de distancia de comunicación óptica de espacio. Entonces, ¿cuáles son las ventajas decomunicación con láser? Según los principios técnicos y los requisitos de la misión, ¿qué dificultades necesita superar? ¿Cuál es la perspectiva de su aplicación en el campo de la exploración del espacio profundo en el futuro?
Avances tecnológicos, no temer a los desafíos
Deep Space Exploration es una tarea extremadamente desafiante en el curso de los investigadores espaciales que exploran el universo. Las sondas deben cruzar el espacio interestelar distante, superar entornos extremos y condiciones duras, adquirir y transmitir datos valiosos, y la tecnología de comunicación juega un papel vital.
Diagrama esquemático decomunicación láser de espacio profundoExperimento entre la sonda satelital espiritual y el observatorio de tierra
El 13 de octubre, se lanzó la investigación del espíritu, comenzando un viaje de exploración que durará al menos ocho años. Al comienzo de la misión, funcionó con el telescopio Hale en el Observatorio Palomar en los Estados Unidos para probar la tecnología de comunicación láser de espacio profundo, utilizando codificación láser de infrarrojo casi para comunicar datos con equipos en la Tierra. Con este fin, el detector y su equipo de comunicación con láser deben superar al menos cuatro tipos de dificultades. Respectivamente, la distancia distante, la atenuación e interferencia de la señal, la limitación del ancho de banda y el retraso, la limitación de energía y los problemas de disipación de calor merecen atención. Los investigadores han anticipado y preparado durante mucho tiempo para estas dificultades, y han roto una serie de tecnologías clave, estableciendo una buena base para la sonda espiritual de llevar a cabo experimentos de comunicación con láser de espacio profundo.
En primer lugar, el detector de espíritu utiliza tecnología de transmisión de datos de alta velocidad, haz láser seleccionado como medio de transmisión, equipado con unláser de alta potenciatransmisor, utilizando las ventajas detransmisión con lásertasa y alta estabilidad, tratando de establecer enlaces de comunicación láser en el entorno del espacio profundo.
En segundo lugar, para mejorar la fiabilidad y la estabilidad de la comunicación, el detector de espíritu adopta una tecnología de codificación eficiente, que puede lograr una mayor tasa de transmisión de datos dentro del ancho de banda limitado al optimizar la codificación de datos. Al mismo tiempo, puede reducir la tasa de error de bit y mejorar la precisión de la transmisión de datos mediante el uso de la tecnología de la codificación de corrección de errores hacia adelante.
En tercer lugar, con la ayuda de la tecnología inteligente de programación y control, la sonda se da cuenta de la utilización óptima de los recursos de comunicación. La tecnología puede ajustar automáticamente los protocolos de comunicación y las tasas de transmisión de acuerdo con los cambios en los requisitos de la tarea y el entorno de comunicación, asegurando así los mejores resultados de comunicación en condiciones de energía limitadas.
Finalmente, para mejorar la capacidad de recepción de la señal, la sonda Spirit utiliza tecnología de recepción de múltiples haz. Esta tecnología utiliza múltiples antenas de recepción para formar una matriz, lo que puede mejorar la sensibilidad y estabilidad de recepción de la señal, y luego mantener una conexión de comunicación estable en el complejo entorno de espacio profundo.
Las ventajas son obvias, ocultas en el secreto
El mundo exterior no es difícil encontrar que elláser¿Es el elemento central de la prueba de comunicación de espacio profundo de la sonda espiritual, entonces, qué ventajas específicas tiene el láser para ayudar al progreso significativo de la comunicación del espacio profundo? ¿Cuál es el misterio?
Por un lado, la creciente demanda de datos masivos, imágenes de alta resolución y videos para misiones de exploración de espacios profundos requerirán tasas de transmisión de datos más altas para las comunicaciones de espacio profundo. Ante la distancia de transmisión de comunicación que a menudo "comienza" con decenas de millones de kilómetros, las ondas de radio son gradualmente "impotentes".
Mientras que la comunicación con láser codifica información sobre fotones, en comparación con las ondas de radio, las ondas de luz infrarroja cercana tienen una longitud de onda más estrecha y una frecuencia más alta, lo que permite construir una "carretera" de datos espaciales con una transmisión de información más eficiente y suave. Este punto se ha verificado preliminarmente en los primeros experimentos de espacio de órbita de la Tierra baja. Después de tomar medidas adaptativas relevantes y superar la interferencia atmosférica, la velocidad de transmisión de datos del sistema de comunicación láser fue una vez casi 100 veces mayor que la de los medios de comunicación anteriores.
Tiempo de publicación: febrero 26-2024