سابقه ارتباطی لیزر عمیق ، چقدر فضای تخیل؟ قسمت اول

به تازگی ، پروب روح ایالات متحده یک تست ارتباطات لیزر با فضای عمیق را با امکانات زمینی 16 میلیون کیلومتر دورتر انجام داد و یک رکورد فاصله ارتباطی نوری را ایجاد کرد. بنابراین مزایای آن چیست؟ارتباط لیزر؟ براساس اصول فنی و الزامات مأموریت ، برای غلبه بر چه مشکلات لازم است؟ چشم انداز کاربرد آن در زمینه کاوش در فضای عمیق در آینده چیست؟

پیشرفت های فن آوری ، از ترس از چالش ها نمی ترسد
اکتشافات فضایی عمیق یک کار بسیار چالش برانگیز در جریان محققان فضا است که جهان را کاوش می کند. پروب ها نیاز به عبور از فضای بین ستاره ای از راه دور ، غلبه بر محیط های شدید و شرایط سخت ، به دست آوردن و انتقال داده های ارزشمند دارند و فناوری ارتباطات نقش مهمی ایفا می کند.

نمودار شماتیک ازارتباط لیزر عمیق فضایآزمایش بین پروب ماهواره ای روح و رصدخانه زمین

در تاریخ 13 اکتبر ، روحیه روح آغاز شد و سفر اکتشافی را آغاز کرد که حداقل هشت سال به طول خواهد انجامید. در آغاز مأموریت ، با تلسکوپ هیل در رصدخانه Palomar در ایالات متحده برای آزمایش فناوری ارتباطات لیزر در فضای عمیق ، با استفاده از کدگذاری لیزر مادون قرمز نزدیک برای برقراری ارتباط با تیم های روی زمین همکاری کرد. برای این منظور ، ردیاب و تجهیزات ارتباطی لیزر آن نیاز به غلبه بر حداقل چهار نوع مشکل دارند. به ترتیب ، فاصله از راه دور ، میرایی سیگنال و تداخل ، محدودیت پهنای باند و تأخیر ، محدودیت انرژی و مشکلات اتلاف گرما مستحق توجه است. محققان مدتهاست که این مشکلات را پیش بینی کرده و آماده کرده اند و یک سری از فناوری های کلیدی را شکسته اند ، و پایه خوبی برای پروب روح برای انجام آزمایش های ارتباطی لیزر عمیق دارند.
اول از همه ، آشکارساز Spirit از فناوری انتقال داده با سرعت بالا استفاده می کند ، پرتو لیزر انتخاب شده به عنوان محیط انتقال ، مجهز بهلیزر پرقدرتفرستنده ، با استفاده از مزایایانتقال لیزرنرخ و ثبات بالا ، تلاش برای ایجاد پیوندهای ارتباطی لیزر در محیط عمیق فضایی.
ثانیا ، به منظور بهبود قابلیت اطمینان و ثبات ارتباطات ، آشکارساز روح از فناوری برنامه نویسی کارآمد استفاده می کند ، که می تواند با بهینه سازی کدگذاری داده ها ، نرخ انتقال داده های بالاتر را در پهنای باند محدود بدست آورد. در عین حال ، می تواند میزان خطای بیت را کاهش داده و با استفاده از فناوری کدگذاری تصحیح خطای رو به جلو ، دقت انتقال داده را بهبود ببخشد.
ثالثاً ، با کمک فناوری برنامه ریزی هوشمند و کنترل ، کاوشگر متوجه استفاده بهینه از منابع ارتباطی می شود. این فناوری می تواند به طور خودکار پروتکل های ارتباطی و نرخ انتقال را با توجه به تغییر در نیازهای کار و محیط ارتباطی تنظیم کند ، بنابراین بهترین نتایج ارتباطی را در شرایط انرژی محدود تضمین می کند.
سرانجام ، به منظور تقویت توانایی پذیرش سیگنال ، پروب روح از فناوری دریافت چند پرتو استفاده می کند. این فناوری از چندین آنتن دریافت کننده برای تشکیل آرایه ای استفاده می کند ، که می تواند حساسیت دریافت کننده و پایداری سیگنال را تقویت کند و سپس یک ارتباط ارتباطی پایدار را در محیط پیچیده فضای عمیق حفظ کند.

مزایا آشکار است ، در راز پنهان است
دنیای خارج برای یافتن آن دشوار نیستلیزرآیا عنصر اصلی آزمون ارتباطات فضایی عمیق پروب روح است ، بنابراین لیزر چه مزایای خاصی دارد تا به پیشرفت چشمگیر ارتباطات عمیق فضایی کمک کند؟ رمز و راز چیست؟
از یک طرف ، تقاضای فزاینده برای داده های عظیم ، تصاویر و فیلم های با وضوح بالا برای مأموریت های اکتشافی در فضای عمیق ، به میزان انتقال داده های بالاتر برای ارتباطات فضایی عمیق نیاز دارد. در مواجهه با فاصله انتقال ارتباطی که اغلب با ده ها میلیون کیلومتر شروع می شود ، امواج رادیویی به تدریج "بی قدرت" هستند.
در حالی که ارتباطات لیزر اطلاعات مربوط به فوتون ها را رمزگذاری می کند ، در مقایسه با امواج رادیویی ، امواج نوری نزدیک مادون قرمز دارای طول موج باریک تر و فرکانس بالاتر هستند ، و این امکان را فراهم می آورد تا یک "بزرگراه" داده های فضایی با انتقال اطلاعات کارآمدتر و صاف تر بسازید. این نکته به طور مقدماتی در آزمایش های اولیه فضای کم زمینی تأیید شده است. پس از انجام اقدامات تطبیقی ​​مربوطه و غلبه بر تداخل جوی ، میزان انتقال داده های سیستم ارتباطی لیزر یک بار تقریباً 100 برابر بیشتر از روشهای ارتباطی قبلی بود.