บันทึกการสื่อสารด้วยเลเซอร์ในอวกาศ

เมื่อเร็ว ๆ นี้ US Spirit Probe เสร็จสิ้นการทดสอบการสื่อสารด้วยเลเซอร์ในอวกาศด้วยสิ่งอำนวยความสะดวกภาคพื้นดินอยู่ห่างออกไป 16 ล้านกิโลเมตรโดยตั้งค่าการสื่อสารระยะทางออปติคัลอวกาศใหม่ แล้วข้อดีของอะไรคืออะไรการสื่อสารด้วยเลเซอร์- ขึ้นอยู่กับหลักการทางเทคนิคและข้อกำหนดของภารกิจคุณจำเป็นต้องเอาชนะปัญหาอะไรบ้าง โอกาสของการใช้งานในด้านการสำรวจอวกาศลึกในอนาคตคืออะไร?

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีไม่กลัวความท้าทาย
การสำรวจอวกาศลึกเป็นงานที่ท้าทายอย่างยิ่งในการสำรวจอวกาศที่สำรวจจักรวาล โพรบจำเป็นต้องข้ามพื้นที่ระหว่างดวงดาวที่อยู่ห่างไกลเอาชนะสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและสภาพที่รุนแรงได้รับและส่งข้อมูลที่มีค่าและเทคโนโลยีการสื่อสารมีบทบาทสำคัญ

แผนผังแผนภาพของการสื่อสารด้วยเลเซอร์ในอวกาศการทดลองระหว่างโพรบดาวเทียมวิญญาณและหอสังเกตการณ์ภาคพื้นดิน

ในวันที่ 13 ตุลาคมการสอบสวนวิญญาณเปิดตัวเริ่มต้นการเดินทางของการสำรวจที่จะมีอายุการใช้งานอย่างน้อยแปดปี ในตอนต้นของภารกิจมันทำงานร่วมกับกล้องโทรทรรศน์ Hale ที่หอดูดาว Palomar ในสหรัฐอเมริกาเพื่อทดสอบเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยเลเซอร์พื้นที่ลึกโดยใช้การเข้ารหัสเลเซอร์ใกล้อินฟราเรดเพื่อสื่อสารข้อมูลกับทีมบนโลก ด้วยเหตุนี้เครื่องตรวจจับและอุปกรณ์สื่อสารด้วยเลเซอร์จำเป็นต้องเอาชนะปัญหาอย่างน้อยสี่ประเภท ตามลำดับระยะทางไกลการลดทอนสัญญาณและการรบกวนข้อ จำกัด แบนด์วิดท์และความล่าช้าการ จำกัด พลังงานและปัญหาการกระจายความร้อนสมควรได้รับความสนใจ นักวิจัยได้คาดการณ์ไว้นานและเตรียมพร้อมสำหรับความยากลำบากเหล่านี้และได้ทำลายผ่านชุดของเทคโนโลยีที่สำคัญวางรากฐานที่ดีสำหรับการสอบสวนวิญญาณเพื่อทำการทดลองการสื่อสารด้วยเลเซอร์ในอวกาศ
ก่อนอื่นเครื่องตรวจจับ Spirit ใช้เทคโนโลยีการส่งข้อมูลความเร็วสูงคานเลเซอร์ที่เลือกเป็นสื่อการส่งสัญญาณที่มีเลเซอร์พลังงานสูงเครื่องส่งสัญญาณโดยใช้ข้อดีของเกียร์เลเซอร์อัตราและความเสถียรสูงพยายามสร้างการเชื่อมโยงการสื่อสารด้วยเลเซอร์ในสภาพแวดล้อมที่ลึกซึ้ง
ประการที่สองเพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือและความเสถียรของการสื่อสารเครื่องตรวจจับวิญญาณใช้เทคโนโลยีการเข้ารหัสที่มีประสิทธิภาพซึ่งสามารถบรรลุอัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้นภายในแบนด์วิดท์ที่ จำกัด โดยการเพิ่มประสิทธิภาพการเข้ารหัสข้อมูล ในขณะเดียวกันก็สามารถลดอัตราข้อผิดพลาดบิตและปรับปรุงความแม่นยำของการส่งข้อมูลโดยใช้เทคโนโลยีของการเข้ารหัสการแก้ไขข้อผิดพลาดไปข้างหน้า
ประการที่สามด้วยความช่วยเหลือของเทคโนโลยีการกำหนดเวลาและการควบคุมอัจฉริยะโพรบตระหนักถึงการใช้ทรัพยากรการสื่อสารที่ดีที่สุด เทคโนโลยีสามารถปรับโปรโตคอลการสื่อสารและอัตราการส่งโดยอัตโนมัติตามการเปลี่ยนแปลงของข้อกำหนดของงานและสภาพแวดล้อมการสื่อสารดังนั้นจึงมั่นใจได้ว่าผลลัพธ์การสื่อสารที่ดีที่สุดภายใต้เงื่อนไขพลังงานที่ จำกัด
ในที่สุดเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับสัญญาณการโพรบ Spirit ใช้เทคโนโลยีการรับสัญญาณหลายคาน เทคโนโลยีนี้ใช้เสาอากาศที่ได้รับหลายตัวเพื่อสร้างอาร์เรย์ซึ่งสามารถเพิ่มความไวและความเสถียรของสัญญาณที่ได้รับจากนั้นรักษาการเชื่อมต่อการสื่อสารที่มั่นคงในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน

ข้อดีนั้นชัดเจนซ่อนอยู่ในความลับ
โลกภายนอกนั้นไม่ยากที่จะพบว่าเลเซอร์องค์ประกอบหลักของการทดสอบการสื่อสารในอวกาศลึกของโพรบวิญญาณดังนั้นเลเซอร์มีข้อดีอย่างไรที่จะช่วยให้ความก้าวหน้าที่สำคัญของการสื่อสารอวกาศลึก? ความลึกลับคืออะไร?
ในอีกด้านหนึ่งความต้องการข้อมูลขนาดใหญ่ที่เพิ่มขึ้นภาพและวิดีโอความละเอียดสูงสำหรับภารกิจการสำรวจอวกาศลึกนั้นจำเป็นต้องมีอัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้นสำหรับการสื่อสารในอวกาศ เมื่อเผชิญกับระยะการส่งสัญญาณการสื่อสารที่มักจะ“ เริ่มต้น” ด้วยหลายสิบล้านกิโลเมตรคลื่นวิทยุจะค่อยๆ“ ไม่มีอำนาจ”
ในขณะที่การสื่อสารด้วยเลเซอร์เข้ารหัสข้อมูลเกี่ยวกับโฟตอนเมื่อเทียบกับคลื่นวิทยุคลื่นแสงอินฟราเรดใกล้มีความยาวคลื่นที่แคบกว่าและความถี่สูงกว่าทำให้สามารถสร้างข้อมูลเชิงพื้นที่ "ทางหลวง" ด้วยการส่งข้อมูลที่มีประสิทธิภาพและราบรื่นมากขึ้น จุดนี้ได้รับการตรวจสอบเบื้องต้นในการทดลอง Orbit Earth Earth Earth หลังจากใช้มาตรการปรับตัวที่เกี่ยวข้องและการเอาชนะการรบกวนในบรรยากาศแล้วอัตราการส่งข้อมูลของระบบการสื่อสารด้วยเลเซอร์นั้นสูงกว่าการสื่อสารก่อนหน้านี้เกือบ 100 เท่า