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 entonces las ventajas decomunicación láser?Según los principios técnicos y los requisitos de la misión, ¿qué dificultades debe superar?¿Cuáles son las perspectivas de 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 extremadamente desafiante para 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 la comunicación desempeña un papel vital.
Diagrama esquemático decomunicación láser en el espacio profundoexperimento entre la sonda satélite Spirit y el observatorio terrestre
El 13 de octubre se lanzó la sonda Spirit, iniciando un viaje de exploración que durará al menos ocho años.Al comienzo de la misión, trabajó con el telescopio Hale en el Observatorio Palomar en 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, 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 preparado durante mucho tiempo estas dificultades, y han logrado avances en una serie de tecnologías clave, sentando una buena base 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, selecciona 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 confiabilidad y estabilidad de la comunicación, el detector Spirit adopta una tecnología de codificación eficiente, que puede lograr una mayor velocidad de transmisión de datos dentro del ancho de banda limitado optimizando la codificación de datos.Al mismo tiempo, puede reducir la tasa de errores de bits y mejorar la precisión de la transmisión de datos mediante el uso de la tecnología de codificación de corrección directa de errores.
En tercer lugar, con la ayuda de tecnología de control y programación inteligente, la sonda logra la utilización óptima de los recursos de comunicación.La tecnología puede ajustar automáticamente los protocolos de comunicación y las velocidades de transmisión de acuerdo con los cambios en los requisitos de la tarea y el entorno de comunicación, garantizando así los mejores resultados de comunicación en condiciones de energía limitada.
Finalmente, para mejorar la capacidad de recepción de señales, la sonda Spirit utiliza tecnología de recepción de haces múltiples.Esta tecnología utiliza múltiples antenas receptoras para formar una matriz, que puede mejorar la sensibilidad de recepción y la estabilidad de la señal, y luego mantener una conexión de comunicación estable en el complejo entorno del espacio profundo.
Las ventajas son obvias, escondidas en el secreto.
El mundo exterior no es difícil de encontrar que elláseres el elemento central de la prueba de comunicación en el espacio profundo de la sonda Spirit, entonces, ¿qué ventajas específicas tiene el láser para ayudar al progreso significativo de la comunicación en el espacio profundo?¿Cuál es el misterio?
Por un lado, la creciente demanda de datos masivos, imágenes de alta resolución y vídeos para misiones de exploración del espacio profundo requerirá velocidades de transmisión de datos más altas para las comunicaciones en el espacio profundo.Ante la distancia de transmisión de las comunicaciones, que a menudo "comienza" con decenas de millones de kilómetros, las ondas de radio se vuelven gradualmente "impotentes".
Mientras que la comunicación láser codifica información en fotones, en comparación con 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 ha sido verificado preliminarmente en los primeros experimentos espaciales en órbita terrestre baja.Después de tomar las medidas de adaptación pertinentes y superar las interferencias atmosféricas, la velocidad de transmisión de datos del sistema de comunicación láser fue casi 100 veces mayor que la de los medios de comunicación anteriores.
Hora de publicación: 26 de febrero de 2024