Recentemente, la sonda statunitense Spirit ha completato un test di comunicazione laser nello spazio profondo con strutture di terra a 16 milioni di chilometri di distanza, stabilendo un nuovo record di distanza di comunicazione ottica spaziale.Allora quali sono i vantaggi dicomunicazione laser?Sulla base dei principi tecnici e dei requisiti della missione, quali difficoltà deve superare?Quali sono le prospettive della sua applicazione nel campo dell'esplorazione dello spazio profondo in futuro?
Scoperte tecnologiche, non ha paura delle sfide
L'esplorazione dello spazio profondo è un compito estremamente impegnativo nel corso dei ricercatori spaziali che esplorano l'universo.Le sonde devono attraversare lo spazio interstellare distante, superare ambienti estremi e condizioni difficili, acquisire e trasmettere dati preziosi e la tecnologia di comunicazione svolge un ruolo vitale.
Diagramma schematico dicomunicazione laser nello spazio profondoesperimento tra la sonda satellitare Spirit e l'osservatorio terrestre
Il 13 ottobre è stata lanciata la sonda Spirit, dando inizio ad un viaggio di esplorazione che durerà almeno otto anni.All'inizio della missione, ha collaborato con il telescopio Hale presso l'Osservatorio Palomar negli Stati Uniti per testare la tecnologia di comunicazione laser nello spazio profondo, utilizzando la codifica laser nel vicino infrarosso per comunicare dati con i team sulla Terra.A tal fine, il rilevatore e le sue apparecchiature di comunicazione laser devono superare almeno quattro tipi di difficoltà.Meritano attenzione rispettivamente la distanza distante, l'attenuazione e l'interferenza del segnale, la limitazione e il ritardo della larghezza di banda, la limitazione dell'energia e i problemi di dissipazione del calore.I ricercatori hanno da tempo anticipato e preparato queste difficoltà e hanno sfondato una serie di tecnologie chiave, gettando una buona base affinché la sonda Spirit possa effettuare esperimenti di comunicazione laser nello spazio profondo.
Innanzitutto, il rilevatore Spirit utilizza la tecnologia di trasmissione dati ad alta velocità, un raggio laser selezionato come mezzo di trasmissione, dotato di alaser ad alta potenzatrasmettitore, sfruttando i vantaggi ditrasmissione laservelocità ed elevata stabilità, cercando di stabilire collegamenti di comunicazione laser nell'ambiente dello spazio profondo.
In secondo luogo, al fine di migliorare l'affidabilità e la stabilità della comunicazione, il rilevatore Spirit adotta un'efficiente tecnologia di codifica, che può raggiungere una velocità di trasmissione dei dati più elevata all'interno della larghezza di banda limitata ottimizzando la codifica dei dati.Allo stesso tempo, può ridurre il tasso di errore di bit e migliorare la precisione della trasmissione dei dati utilizzando la tecnologia di codifica della correzione degli errori in avanti.
In terzo luogo, con l'aiuto di una tecnologia di pianificazione e controllo intelligente, la sonda realizza l'utilizzo ottimale delle risorse di comunicazione.La tecnologia può regolare automaticamente i protocolli di comunicazione e le velocità di trasmissione in base ai cambiamenti nei requisiti dell'attività e nell'ambiente di comunicazione, garantendo così i migliori risultati di comunicazione in condizioni energetiche limitate.
Infine, per migliorare la capacità di ricezione del segnale, la sonda Spirit utilizza la tecnologia di ricezione multi-raggio.Questa tecnologia utilizza più antenne di ricezione per formare un array, che può migliorare la sensibilità di ricezione e la stabilità del segnale, e quindi mantenere una connessione di comunicazione stabile nel complesso ambiente dello spazio profondo.
I vantaggi sono evidenti, nascosti nel segreto
Il mondo esterno non è difficile da trovare che illaserè l'elemento centrale del test di comunicazione nello spazio profondo della sonda Spirit, quindi quali vantaggi specifici ha il laser per aiutare il progresso significativo della comunicazione nello spazio profondo?Qual è il mistero?
Da un lato, la crescente domanda di grandi quantità di dati, immagini e video ad alta risoluzione per le missioni di esplorazione dello spazio profondo richiederà velocità di trasmissione dati più elevate per le comunicazioni nello spazio profondo.Di fronte alla distanza di trasmissione delle comunicazioni, che spesso “inizia” con decine di milioni di chilometri, le onde radio diventano gradualmente “impotenti”.
Mentre la comunicazione laser codifica le informazioni sui fotoni, rispetto alle onde radio, le onde luminose del vicino infrarosso hanno una lunghezza d’onda più stretta e una frequenza più elevata, rendendo possibile la costruzione di una “autostrada” di dati spaziali con una trasmissione delle informazioni più efficiente e fluida.Questo punto è stato preliminarmente verificato nei primi esperimenti spaziali in orbita terrestre bassa.Dopo aver adottato misure adattative e superato le interferenze atmosferiche, la velocità di trasmissione dei dati del sistema di comunicazione laser era quasi 100 volte superiore a quella dei mezzi di comunicazione precedenti.
Orario di pubblicazione: 26 febbraio 2024