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 en comunicaciones ópticas espaciales. ¿Cuáles son, entonces, las ventajas de...?comunicación láser¿Qué dificultades debe superar en función de los principios técnicos y los requisitos de la misión? ¿Qué perspectivas tiene su aplicación en el campo de la exploración del espacio profundo en el futuro?
Avances tecnológicos, sin miedo a los desafíos
La exploración del espacio profundo es una tarea sumamente compleja para los investigadores espaciales que exploran el universo. Las sondas deben atravesar el espacio interestelar, superar entornos extremos y condiciones adversas, adquirir y transmitir datos valiosos, y la tecnología de comunicaciones desempeña un papel fundamental.
Diagrama esquemático decomunicación láser en el espacio profundoexperimento entre la sonda satelital Spirit y el observatorio terrestre
El 13 de octubre se lanzó la sonda Spirit, dando inicio a una misión de exploración que durará al menos ocho años. Al comienzo de la misión, colaboró con el telescopio Hale del Observatorio Palomar en Estados Unidos para probar la tecnología de comunicación láser en el espacio profundo, utilizando codificación láser en el infrarrojo cercano para transmitir datos a los equipos en la Tierra. Para ello, el detector y su equipo de comunicación láser deben superar al menos cuatro tipos de dificultades. Estas incluyen la gran distancia, la atenuación e interferencia de la señal, la limitación de ancho de banda y la latencia, la limitación de energía y los problemas de disipación de calor. Los investigadores se han anticipado y preparado para estas dificultades, y han logrado avances significativos en tecnologías clave, sentando así una base sólida para que la sonda Spirit lleve a cabo experimentos de comunicación láser en el espacio profundo.
En primer lugar, el detector Spirit utiliza tecnología de transmisión de datos de alta velocidad, seleccionando el haz láser como medio de transmisión, y está equipado con unláser de alta potenciatransmisor, aprovechando las ventajas detransmisión láserVelocidad y alta estabilidad, intentando 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 espíritus emplea 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. Asimismo, reduce la tasa de error de bits y mejora la precisión de la transmisión de datos gracias a la tecnología de codificación de corrección de errores hacia adelante.
En tercer lugar, gracias a la tecnología inteligente de programación y control, la sonda logra una utilización óptima de los recursos de comunicación. Esta tecnología ajusta automáticamente los protocolos de comunicación y las velocidades de transmisión en función de los cambios en los requisitos de la tarea y el entorno de comunicación, garantizando así los mejores resultados de comunicación incluso con recursos energéticos limitados.
Finalmente, para mejorar la capacidad de recepción de la señal, la sonda Spirit utiliza tecnología de recepción multihaz. Esta tecnología emplea varias antenas receptoras que forman una matriz, lo que permite aumentar la sensibilidad y la estabilidad de la señal, y así mantener una conexión de comunicación estable en el complejo entorno del espacio profundo.
Las ventajas son obvias, ocultas en el secreto
No es difícil encontrar en el mundo exterior que elláserEs el elemento central de la prueba de comunicación en el espacio profundo de la sonda Spirit, así que ¿qué ventajas específicas tiene el láser para contribuir al progreso significativo de la comunicación en el espacio profundo? ¿Cuál es el misterio?
Por un lado, la creciente demanda de grandes volúmenes de datos, imágenes y vídeos de alta resolución para las misiones de exploración del espacio profundo exigirá inevitablemente mayores velocidades de transmisión de datos para las comunicaciones en el espacio profundo. Ante distancias de transmisión que a menudo comienzan en decenas de millones de kilómetros, las ondas de radio pierden eficacia progresivamente.
Si bien la comunicación láser codifica la información en 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 «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 terrestre 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.
Fecha de publicación: 26 de febrero de 2024