Запис за комуникација со ласер во длабоката вселена, колку простор за имагинација? Прв дел

Неодамна, сондата „US Spirit“ заврши со ласерско комуникациско тестирање за длабока вселена со копнени објекти оддалечени 16 милиони километри, поставувајќи нов рекорд на растојание од вселенска оптичка комуникација. Па кои се предностите наласерска комуникација? Врз основа на техничките принципи и барањата на мисијата, кои тешкотии треба да се надминат? Каква е перспективата за нејзина примена на полето на истражување на длабоката вселена во иднина?

Технолошки откритија, не се плаши од предизвици
Истражувањето на длабоката вселена е исклучително предизвикувачка задача во текот на вселенските истражувачи кои го истражуваат универзумот. Сондите треба да го преминат далечниот меѓуѕвезден простор, да ги надминат екстремните средини и суровите услови, да стекнуваат и да пренесуваат вредни податоци, а комуникациската технологија игра витална улога.

Шематски дијаграм надлабока вселенска ласерска комуникацијаексперимент помеѓу сателитската сонда Spirit и копнената опсерваторија

На 13 октомври лансираше сондата Spirit, започнувајќи патување на истражување кое ќе трае најмалку осум години. На почетокот на мисијата, тој работеше со телескопот Хејл во опсерваторијата Паломар во Соединетите Држави за тестирање на технологијата за ласерска комуникација во длабоката вселена, користејќи блиско инфрацрвено ласерско кодирање за да комуницира податоци со тимови на Земјата. За таа цел, детекторот и неговата ласерска комуникациска опрема треба да надминат најмалку четири вида тешкотии. Соодветно, далечното растојание, слабеењето и пречки на сигналот, ограничувањето и доцнењето на пропусниот опсег, ограничувањето на енергијата и проблемите со дисипација на топлина заслужуваат внимание. Истражувачите долго ги очекуваа и се подготвуваа за овие тешкотии и пробија низа клучни технологии, поставувајќи добра основа за сондата Spirit да спроведе експерименти со ласерска комуникација во длабоката вселена.
Прво, детекторот Spirit користи технологија за пренос на податоци со голема брзина, избран ласерски зрак како медиум за пренос, опремен соласер со висока моќностпредавател, користејќи ги предностите наласерски преносстапка и висока стабилност, обидувајќи се да воспостави ласерски комуникациски врски во длабоката вселенска средина.
Второ, со цел да се подобри доверливоста и стабилноста на комуникацијата, детекторот Spirit усвојува ефикасна технологија за кодирање, која може да постигне повисока стапка на пренос на податоци во рамките на ограничениот пропусен опсег со оптимизирање на кодирањето на податоците. Во исто време, може да ја намали стапката на битска грешка и да ја подобри точноста на преносот на податоци со користење на технологијата за кодирање за корекција на грешки напред.
Трето, со помош на интелигентна технологија за распоред и контрола, сондата остварува оптимално искористување на комуникациските ресурси. Технологијата може автоматски да ги приспособи протоколите за комуникација и стапките на пренос според промените во барањата за задачи и комуникациското опкружување, со што се обезбедуваат најдобри комуникациски резултати при ограничени енергетски услови.
Конечно, со цел да се подобри способноста за прием на сигнал, сондата Spirit користи технологија за прием со повеќе зраци. Оваа технологија користи повеќе приемни антени за да формира низа, што може да ја подобри чувствителноста и стабилноста на приемот на сигналот, а потоа да одржува стабилна комуникациска врска во сложената средина во длабоката вселена.

Предностите се очигледни, скриени во тајната
Надворешниот свет не е тешко да се открие дека наласерские основниот елемент на тестот за комуникација во длабоката вселена на сондата Spirit, па кои специфични предности ги има ласерот за да помогне во значителниот напредок на комуникацијата во длабоката вселена? Која е мистеријата?
Од една страна, зголемената побарувачка за масивни податоци, слики и видеа со висока резолуција за мисии за истражување на длабоката вселена сигурно ќе бара повисоки стапки на пренос на податоци за комуникации во длабоката вселена. Наспроти растојанието за пренос на комуникација, кое често „почнува“ со десетици милиони километри, радио брановите постепено се „немоќни“.
Додека ласерската комуникација шифрира информации за фотоните, во споредба со радио брановите, блиските инфрацрвени светлосни бранови имаат потесна бранова должина и поголема фреквенција, што овозможува да се изгради „автопат“ за просторни податоци со поефикасен и непречен пренос на информации. Оваа точка беше прелиминарно потврдена во раните вселенски експерименти на ниската орбита на Земјата. По преземањето релевантни адаптивни мерки и надминување на атмосферските пречки, брзината на пренос на податоци на ласерскиот комуникациски систем некогаш беше речиси 100 пати повисока од онаа на претходните средства за комуникација.