Recientemente, la sonda estadounidense Spirit completó una prueba de comunicación láser en el espacio profundo con instalaciones terrestres a 16 millones de kilómetros de distancia, estableciendo un nuevo récord de distancia de comunicación óptica espacial. ¿Cuáles son las ventajas de...?comunicación láser¿Qué dificultades debe superar, según los principios técnicos y los requisitos de la misión? ¿Cuáles son las perspectivas de su aplicación en la exploración del espacio profundo en el futuro?
Avances tecnológicos, sin miedo a los desafíos
La exploración del espacio profundo es una tarea extremadamente desafiante para los investigadores espaciales que exploran el universo. Las sondas deben atravesar el espacio interestelar distante, superar entornos extremos y condiciones adversas, y adquirir y transmitir datos valiosos, donde la tecnología de la comunicación desempeña un papel vital.
Diagrama esquemático decomunicación láser en el espacio profundoExperimento entre la sonda satelital Spirit y el observatorio terrestre
El 13 de octubre, la sonda Spirit se lanzó, iniciando un viaje de exploración que durará al menos ocho años. Al inicio de la misión, colaboró con el telescopio Hale del Observatorio Palomar (Estados Unidos) para probar la tecnología de comunicación láser en el espacio profundo, utilizando codificación láser en el infrarrojo cercano para comunicar datos con equipos en la Tierra. Para ello, el detector y su equipo de comunicación láser deben superar al menos cuatro tipos de dificultades. Respectivamente, merecen atención los problemas de distancia lejana, atenuación e interferencia de la señal, limitación y retardo del ancho de banda, limitación de energía y disipación de calor. Los investigadores han anticipado y se han preparado durante mucho tiempo para estas dificultades, y han avanzado en una serie de tecnologías clave, sentando una base sólida para que la sonda Spirit realice experimentos de comunicación láser en el espacio profundo.
En primer lugar, el detector Spirit utiliza tecnología de transmisión de datos de alta velocidad, seleccionó un rayo láser como medio de transmisión y está equipado con unláser de alta potenciatransmisor, aprovechando las ventajas detransmisión láservelocidad y alta estabilidad, tratando de establecer enlaces de comunicación láser en el entorno del espacio profundo.
En segundo lugar, para mejorar la fiabilidad y estabilidad de la comunicación, el detector Spirit adopta una tecnología de codificación eficiente, que permite alcanzar una mayor velocidad de transmisión de datos dentro del ancho de banda limitado mediante la optimización de la codificación. Al mismo tiempo, reduce la tasa de errores de bits y mejora la precisión de la transmisión de datos mediante la tecnología de codificación con corrección de errores hacia adelante.
En tercer lugar, gracias a la tecnología inteligente de programación y control, la sonda optimiza el uso de los recursos de comunicación. Esta tecnología ajusta automáticamente los protocolos de comunicación y las velocidades de transmisión según los cambios en los requisitos de la tarea y el entorno de comunicación, garantizando así los mejores resultados de comunicación en condiciones de consumo energético limitado.
Finalmente, para mejorar la capacidad de recepción de la señal, la sonda Spirit utiliza tecnología de recepción multihaz. Esta tecnología utiliza múltiples antenas receptoras para formar un conjunto que mejora la sensibilidad y la estabilidad de la señal, manteniendo así una conexión de comunicación estable en el complejo entorno del espacio profundo.
Las ventajas son obvias, ocultas en el secreto.
El mundo exterior no es difícil de descubrir.láserEs el elemento central de la prueba de comunicación en el espacio profundo de la sonda Spirit. ¿Qué ventajas específicas ofrece el láser para impulsar el progreso significativo de la comunicación en el espacio profundo? ¿Cuál es el misterio?
Por un lado, la creciente demanda de datos masivos, imágenes y vídeos de alta resolución para misiones de exploración del espacio profundo requerirá inevitablemente velocidades de transmisión de datos más altas para las comunicaciones en el espacio profundo. Ante la distancia de transmisión, que a menudo comienza en decenas de millones de kilómetros, las ondas de radio se vuelven gradualmente impotentes.
Si bien la comunicación láser codifica información en fotones, a diferencia de las ondas de radio, las ondas de luz del infrarrojo cercano tienen una longitud de onda más estrecha y una frecuencia más alta, lo que permite construir una "autopista" de datos espaciales con una transmisión de información más eficiente y fluida. Este punto se verificó preliminarmente en los primeros experimentos espaciales en órbita baja. Tras adoptar las medidas de adaptación pertinentes y superar la interferencia atmosférica, la velocidad de transmisión de datos del sistema de comunicación láser llegó a ser casi 100 veces superior a la de los medios de comunicación anteriores.
Hora de publicación: 26 de febrero de 2024