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, que dificuldades precisa de superar? Qual é 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 no decorrer da exploração do universo pelos pesquisadores espaciais. 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 satélite Spirit e o observatório terrestre
No dia 13 de outubro, a sonda Spirit foi lançada, iniciando uma jornada de exploração que durará pelo menos oito anos. No início da missão, trabalhou com o telescópio Hale no Observatório Palomar, nos Estados Unidos, para testar a tecnologia de comunicação a laser no espaço profundo, usando codificação de 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, atenuação e interferência de sinal, limitação e atraso de largura de banda, limitação de energia e problemas de dissipação de calor merecem atenção. Os investigadores há muito que anteciparam e prepararam-se para estas dificuldades e romperam uma série de tecnologias-chave, estabelecendo uma boa base para a sonda Spirit realizar experiências de comunicação a laser no espaço profundo.
Em primeiro lugar, o detector Spirit utiliza tecnologia de transmissão de dados de alta velocidade, feixe de laser selecionado 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, a fim de melhorar a confiabilidade e a estabilidade da comunicação, o detector Spirit adota uma tecnologia de codificação eficiente, que pode alcançar uma taxa de transmissão de dados mais alta dentro da largura de banda limitada, otimizando a codificação de dados. Ao mesmo tempo, pode reduzir a taxa de erro de bit e melhorar a precisão da transmissão de dados usando a tecnologia de codificação de correção direta de erros.
Em terceiro lugar, com a ajuda da 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 sob condições de energia limitadas.
Finalmente, para melhorar a capacidade de recepção de sinal, a sonda Spirit utiliza tecnologia de recepção multifeixe. Esta tecnologia usa múltiplas antenas receptoras para formar um conjunto, o que pode aumentar a sensibilidade de recepção e a estabilidade do sinal e, em seguida, manter 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 descobrir que olaseré o elemento central do teste de comunicação no espaço profundo da sonda Spirit, então quais vantagens específicas o laser tem para ajudar no progresso significativo da comunicação no espaço profundo? Qual é o mistério?
Por um lado, a crescente procura de dados massivos, imagens e vídeos de alta resolução para missões de exploração do espaço profundo exigirá taxas de transmissão de dados mais elevadas para comunicações no espaço profundo. Diante da distância de transmissão de comunicação que muitas vezes “começa” com dezenas de milhões de quilômetros, as ondas de rádio tornam-se gradualmente “impotentes”.
Embora a comunicação a laser codifique informações sobre fótons, em comparação com as ondas de rádio, as ondas de luz do infravermelho próximo têm um comprimento de onda mais estreito e uma frequência mais alta, tornando possível construir uma “rodovia” de dados espaciais com transmissão de informações mais eficiente e suave. Este ponto foi verificado preliminarmente nos primeiros experimentos espaciais em órbita baixa da Terra. Depois de tomar medidas adaptativas relevantes e superar a interferência atmosférica, a taxa de transmissão de dados do sistema de comunicação a laser já foi quase 100 vezes maior do que a dos meios de comunicação anteriores.
Horário da postagem: 26 de fevereiro de 2024