Rekod komunikasi laser ruang dalam, berapa banyak ruang untuk imaginasi? Bahagian satu

Baru-baru ini, siasatan US Spirit menyelesaikan ujian komunikasi laser angkasa dalam dengan kemudahan darat sejauh 16 juta kilometer, menetapkan rekod jarak komunikasi optik angkasa baharu.Jadi apa kelebihannyakomunikasi laser?Berdasarkan prinsip teknikal dan keperluan misi, apakah kesukaran yang perlu diatasi?Apakah prospek aplikasinya dalam bidang penerokaan angkasa lepas dalam pada masa hadapan?

Kejayaan teknologi, tidak takut dengan cabaran
Penerokaan angkasa lepas dalam adalah tugas yang sangat mencabar dalam perjalanan penyelidik angkasa lepas meneroka alam semesta.Probe perlu merentasi ruang antara bintang yang jauh, mengatasi persekitaran yang melampau dan keadaan yang teruk, memperoleh dan menghantar data berharga, dan teknologi komunikasi memainkan peranan penting.

Gambar rajah skematikkomunikasi laser ruang dalameksperimen antara siasatan satelit Spirit dan balai cerap tanah

Pada 13 Oktober, siasatan Spirit dilancarkan, memulakan perjalanan penerokaan yang akan berlangsung sekurang-kurangnya lapan tahun.Pada permulaan misi, ia bekerja dengan teleskop Hale di Balai Cerap Palomar di Amerika Syarikat untuk menguji teknologi komunikasi laser ruang dalam, menggunakan pengekodan laser inframerah dekat untuk menyampaikan data dengan pasukan di Bumi.Untuk tujuan ini, pengesan dan peralatan komunikasi lasernya perlu mengatasi sekurang-kurangnya empat jenis kesukaran.Masing-masing, jarak jauh, pengecilan dan gangguan isyarat, had lebar jalur dan kelewatan, had tenaga dan masalah pelesapan haba wajar diberi perhatian.Penyelidik telah lama menjangka dan bersedia untuk kesukaran ini, dan telah menembusi satu siri teknologi utama, meletakkan asas yang baik untuk siasatan Spirit untuk menjalankan eksperimen komunikasi laser ruang dalam.
Pertama sekali, pengesan Spirit menggunakan teknologi penghantaran data berkelajuan tinggi, pancaran laser terpilih sebagai medium penghantaran, dilengkapi denganlaser berkuasa tinggipemancar, menggunakan kelebihanpenghantaran laserkadar dan kestabilan yang tinggi, cuba mewujudkan pautan komunikasi laser dalam persekitaran ruang dalam.
Kedua, untuk meningkatkan kebolehpercayaan dan kestabilan komunikasi, pengesan Spirit menggunakan teknologi pengekodan yang cekap, yang boleh mencapai kadar penghantaran data yang lebih tinggi dalam lebar jalur yang terhad dengan mengoptimumkan pengekodan data.Pada masa yang sama, ia boleh mengurangkan kadar ralat bit dan meningkatkan ketepatan penghantaran data dengan menggunakan teknologi pengekodan pembetulan ralat ke hadapan.
Ketiga, dengan bantuan teknologi penjadualan dan kawalan pintar, siasatan merealisasikan penggunaan sumber komunikasi yang optimum.Teknologi ini boleh melaraskan protokol komunikasi dan kadar penghantaran secara automatik mengikut perubahan dalam keperluan tugas dan persekitaran komunikasi, sekali gus memastikan hasil komunikasi terbaik dalam keadaan tenaga yang terhad.
Akhir sekali, untuk meningkatkan keupayaan penerimaan isyarat, siasatan Spirit menggunakan teknologi penerimaan berbilang rasuk.Teknologi ini menggunakan berbilang antena penerima untuk membentuk tatasusunan, yang boleh meningkatkan sensitiviti dan kestabilan penerimaan isyarat, dan kemudian mengekalkan sambungan komunikasi yang stabil dalam persekitaran ruang dalam yang kompleks.

Kelebihannya jelas, tersembunyi dalam rahsia
Dunia luar tidak sukar untuk mencari bahawalaseradalah elemen teras ujian komunikasi ruang dalam bagi siasatan Spirit, jadi apakah kelebihan khusus yang ada pada laser untuk membantu kemajuan ketara komunikasi ruang dalam?Apakah misterinya?
Di satu pihak, permintaan yang semakin meningkat untuk data besar-besaran, imej resolusi tinggi dan video untuk misi penerokaan angkasa lepas pasti memerlukan kadar penghantaran data yang lebih tinggi untuk komunikasi angkasa lepas.Dalam menghadapi jarak penghantaran komunikasi yang sering "bermula" dengan berpuluh-puluh juta kilometer, gelombang radio secara beransur-ansur "tidak berkuasa."
Walaupun komunikasi laser mengekod maklumat pada foton, berbanding dengan gelombang radio, gelombang cahaya inframerah dekat mempunyai panjang gelombang yang lebih sempit dan frekuensi yang lebih tinggi, membolehkan untuk membina "lebuh raya" data spatial dengan penghantaran maklumat yang lebih cekap dan lancar.Titik ini telah disahkan awal dalam eksperimen ruang orbit Bumi rendah awal.Selepas mengambil langkah penyesuaian yang berkaitan dan mengatasi gangguan atmosfera, kadar penghantaran data sistem komunikasi laser pernah hampir 100 kali lebih tinggi daripada cara komunikasi sebelumnya.