Recentemente, a sonda Spirit dos EUA concluiu um teste de comunicação a laser no espaço profundo com instalações terrestres a 16 milhões de quilômetros de distância, estabelecendo um novo recorde de distância de comunicação óptica espacial. Então, quais são as vantagens decomunicação a laser? Com base nos princípios técnicos e nos requisitos da missão, quais dificuldades ele precisa superar? Qual a perspectiva de sua aplicação no campo da exploração do espaço profundo no futuro?
Avanços tecnológicos, sem medo de desafios
A exploração do espaço profundo é uma tarefa extremamente desafiadora para pesquisadores espaciais que exploram o universo. As sondas precisam atravessar o espaço interestelar distante, superar ambientes e condições adversas, adquirir e transmitir dados valiosos, e a tecnologia de comunicação desempenha um papel vital.
Diagrama esquemático decomunicação a laser no espaço profundoexperimento entre a sonda do satélite Spirit e o observatório terrestre
Em 13 de outubro, a sonda Spirit foi lançada, iniciando uma jornada de exploração que durará pelo menos oito anos. No início da missão, ela trabalhou com o telescópio Hale no Observatório Palomar, nos Estados Unidos, para testar a tecnologia de comunicação a laser no espaço profundo, usando codificação a laser no infravermelho próximo para comunicar dados com equipes na Terra. Para tanto, o detector e seu equipamento de comunicação a laser precisam superar pelo menos quatro tipos de dificuldades. Respectivamente, a distância distante, a atenuação e interferência do sinal, a limitação e o atraso da largura de banda, a limitação de energia e os problemas de dissipação de calor merecem atenção. Os pesquisadores há muito anteciparam e se prepararam para essas dificuldades e avançaram em uma série de tecnologias-chave, estabelecendo uma boa base para a sonda Spirit realizar experimentos de comunicação a laser no espaço profundo.
Em primeiro lugar, o detector Spirit usa tecnologia de transmissão de dados de alta velocidade, selecionando o feixe de laser como meio de transmissão, equipado com umlaser de alta potênciatransmissor, aproveitando as vantagens detransmissão a lasertaxa e alta estabilidade, tentando estabelecer links de comunicação a laser no ambiente do espaço profundo.
Em segundo lugar, para melhorar a confiabilidade e a estabilidade da comunicação, o detector Spirit adota uma tecnologia de codificação eficiente, que permite alcançar taxas de transmissão de dados mais altas dentro da largura de banda limitada, otimizando a codificação de dados. Ao mesmo tempo, reduz a taxa de erro de bits e melhora a precisão da transmissão de dados, utilizando a tecnologia de codificação de correção de erros antecipada.
Em terceiro lugar, com o auxílio da tecnologia inteligente de programação e controle, a sonda realiza a utilização ideal dos recursos de comunicação. A tecnologia pode ajustar automaticamente os protocolos de comunicação e as taxas de transmissão de acordo com as mudanças nos requisitos da tarefa e no ambiente de comunicação, garantindo assim os melhores resultados de comunicação em condições de energia limitada.
Por fim, para aprimorar a capacidade de recepção do sinal, a sonda Spirit utiliza a tecnologia de recepção multifeixe. Essa tecnologia utiliza múltiplas antenas receptoras para formar um conjunto, o que pode aumentar a sensibilidade de recepção e a estabilidade do sinal, mantendo assim uma conexão de comunicação estável no complexo ambiente do espaço profundo.
As vantagens são óbvias, escondidas no segredo
O mundo exterior não é difícil de encontrarlaseré o elemento central do teste de comunicação no espaço profundo da sonda Spirit. Então, quais vantagens específicas o laser tem para auxiliar no progresso significativo da comunicação no espaço profundo? Qual é o mistério?
Por um lado, a crescente demanda por dados massivos, imagens e vídeos de alta resolução para missões de exploração do espaço profundo certamente exigirá taxas de transmissão de dados mais altas para comunicações no espaço profundo. Diante da distância de transmissão de comunicação que frequentemente "começa" com dezenas de milhões de quilômetros, as ondas de rádio estão gradualmente se tornando "impotentes".
Enquanto a comunicação a laser codifica informações em fótons, em comparação com as ondas de rádio, as ondas de luz infravermelha próxima têm comprimento de onda mais estreito e frequência mais alta, possibilitando a construção de uma "rodovia" de dados espaciais com transmissão de informações mais eficiente e fluida. Este ponto foi verificado preliminarmente nos primeiros experimentos espaciais em órbita baixa da Terra. Após a adoção de medidas adaptativas relevantes e a superação da interferência atmosférica, a taxa de transmissão de dados do sistema de comunicação a laser chegou a ser quase 100 vezes maior do que a dos meios de comunicação anteriores.
Horário da publicação: 26 de fevereiro de 2024