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 para comunicação óptica espacial. Quais são, então, as vantagens disso?comunicação a laserCom base nos princípios técnicos e nos requisitos da missão, quais dificuldades precisam ser superadas? Qual a perspectiva de sua aplicação na área de exploração do espaço profundo no futuro?
Avanços tecnológicos, sem medo de desafios.
A exploração do espaço profundo é uma tarefa extremamente desafiadora no percurso dos pesquisadores espaciais que exploram o universo. As sondas precisam atravessar o espaço interestelar distante, superar ambientes extremos 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 espacial Spirit e o observatório terrestre
Em 13 de outubro, a sonda Spirit foi lançada, dando início a uma jornada de exploração que durará pelo menos oito anos. No início da missão, ela trabalhou em conjunto com o telescópio Hale, no Observatório Palomar, nos Estados Unidos, para testar a tecnologia de comunicação a laser no espaço profundo, utilizando codificação a laser no infravermelho próximo para transmitir dados para equipes na Terra. Para isso, o detector e seu equipamento de comunicação a laser precisam superar pelo menos quatro tipos de dificuldades. Respectivamente, a grande distância, a atenuação e interferência do sinal, a limitação de largura de banda e o atraso, a limitação de energia e os problemas de dissipação de calor merecem atenção. Os pesquisadores anteciparam e se prepararam para essas dificuldades há muito tempo e desenvolveram uma série de tecnologias-chave, estabelecendo uma base sólida para que a sonda Spirit realize experimentos de comunicação a laser no espaço profundo.
Primeiramente, o detector Spirit utiliza tecnologia de transmissão de dados de alta velocidade, selecionando um feixe de laser como meio de transmissão e estando equipado com umlaser de alta potênciatransmissor, utilizando as vantagens detransmissão a laserTaxa de atualização e alta estabilidade, buscando 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 uma taxa de transmissão de dados mais alta dentro da largura de banda limitada, otimizando a codificação dos dados. Ao mesmo tempo, ele pode reduzir a taxa de erro de bits e melhorar a precisão da transmissão de dados utilizando a tecnologia de codificação de correção de erros direta.
Em terceiro lugar, com o auxílio de tecnologia inteligente de agendamento 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.
Finalmente, para melhorar a capacidade de recepção de sinais, a sonda Spirit utiliza a tecnologia de recepção multifeixe. Essa tecnologia emprega múltiplas antenas receptoras que formam um conjunto, o que aumenta a sensibilidade e a estabilidade da recepção do sinal, mantendo assim uma conexão de comunicação estável no complexo ambiente do espaço profundo.
As vantagens são óbvias, escondidas no segredo.
Não é difícil perceber, lá fora, que olaserO laser é o elemento central do teste de comunicação no espaço profundo da sonda Spirit. Quais são, então, as vantagens específicas que ele oferece para contribuir com o significativo progresso dessa comunicação? Qual é o mistério?
Por um lado, a crescente demanda por dados massivos, imagens de alta resolução e vídeos para missões de exploração do espaço profundo certamente exigirá taxas de transmissão de dados mais elevadas para comunicações no espaço profundo. Diante da distância de transmissão de comunicação, que muitas vezes começa em dezenas de milhões de quilômetros, as ondas de rádio tornam-se gradualmente ineficazes.
Enquanto a comunicação a laser codifica informações em fótons, em comparação com as ondas de rádio, as ondas de luz no infravermelho próximo possuem um comprimento de onda mais estreito e uma frequência mais alta, possibilitando a construção de uma "autoestrada" de dados espaciais com transmissão de informações mais eficiente e fluida. Esse 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.
Data da publicação: 26/02/2024