La sonde américaine Spirit a récemment réalisé un essai de communication laser dans l'espace lointain avec des installations terrestres situées à 16 millions de kilomètres, établissant ainsi un nouveau record de distance de communication optique spatiale. Quels sont donc les avantages decommunication laserCompte tenu des principes techniques et des exigences de la mission, quelles difficultés doit-il surmonter ? Quelles sont les perspectives d'application de ce système à l'exploration de l'espace lointain ?
Des avancées technologiques, pas peur des défis
L'exploration de l'espace lointain est une tâche extrêmement difficile pour les chercheurs spatiaux qui explorent l'univers. Les sondes doivent traverser des espaces interstellaires lointains, surmonter des environnements extrêmes et des conditions difficiles, acquérir et transmettre des données précieuses, et les technologies de communication jouent un rôle essentiel.
Schéma de principe decommunication laser dans l'espace lointainexpérience entre la sonde satellite Spirit et l'observatoire au sol
Le 13 octobre, la sonde Spirit a été lancée, marquant le début d'un voyage d'exploration qui durera au moins huit ans. Au début de la mission, elle a collaboré avec le télescope Hale de l'observatoire Palomar, aux États-Unis, pour tester la technologie de communication laser dans l'espace lointain, utilisant le codage laser proche infrarouge pour communiquer des données aux équipes sur Terre. Pour ce faire, le détecteur et son équipement de communication laser doivent surmonter au moins quatre types de difficultés : la distance, l'atténuation et les interférences du signal, la limitation et le retard de la bande passante, la limitation de l'énergie et les problèmes de dissipation thermique méritent une attention particulière. Les chercheurs ont anticipé et préparé ces difficultés depuis longtemps, et ont mis au point une série de technologies clés, posant ainsi les bases solides pour que la sonde Spirit puisse mener des expériences de communication laser dans l'espace lointain.
Tout d'abord, le détecteur Spirit utilise une technologie de transmission de données à grande vitesse, un faisceau laser sélectionné comme support de transmission, équipé d'unlaser haute puissanceémetteur, en utilisant les avantages detransmission lasertaux et une stabilité élevée, essayant d'établir des liaisons de communication laser dans l'environnement de l'espace lointain.
Deuxièmement, afin d'améliorer la fiabilité et la stabilité des communications, le détecteur Spirit adopte une technologie de codage efficace, permettant d'atteindre un débit de transmission de données plus élevé dans une bande passante limitée grâce à l'optimisation du codage des données. Parallèlement, il permet de réduire le taux d'erreur binaire et d'améliorer la précision de la transmission des données grâce à la technologie de correction d'erreur directe.
Troisièmement, grâce à une technologie de planification et de contrôle intelligente, la sonde optimise l'utilisation des ressources de communication. Cette technologie ajuste automatiquement les protocoles de communication et les débits de transmission en fonction de l'évolution des exigences de la tâche et de l'environnement de communication, garantissant ainsi des résultats de communication optimaux dans des conditions d'énergie limitées.
Enfin, afin d'améliorer la capacité de réception du signal, la sonde Spirit utilise la technologie de réception multifaisceaux. Cette technologie utilise plusieurs antennes de réception pour former un réseau, ce qui permet d'améliorer la sensibilité et la stabilité du signal, et de maintenir une connexion de communication stable dans l'environnement complexe de l'espace lointain.
Les avantages sont évidents, cachés dans le secret
Il n’est pas difficile de constater dans le monde extérieur quelaserLe laser est l'élément central du test de communication spatiale de la sonde Spirit. Quels sont donc les avantages spécifiques du laser pour contribuer aux progrès significatifs de la communication spatiale ? Quel est le mystère ?
D'une part, la demande croissante de données massives, d'images et de vidéos haute résolution pour les missions d'exploration de l'espace lointain nécessitera inévitablement des débits de transmission de données plus élevés pour les communications spatiales. Face à des distances de transmission atteignant souvent des dizaines de millions de kilomètres, les ondes radio perdent progressivement leur puissance.
Alors que la communication laser code l'information sur les photons, les ondes lumineuses proches de l'infrarouge ont une longueur d'onde plus étroite et une fréquence plus élevée que les ondes radio, ce qui permet de construire une « autoroute » de données spatiales avec une transmission d'informations plus efficace et plus fluide. Ce point a été vérifié de manière préliminaire lors des premières expériences spatiales en orbite basse. Après avoir pris des mesures d'adaptation appropriées et surmonté les interférences atmosphériques, le débit de transmission des données du système de communication laser était autrefois près de 100 fois supérieur à celui des moyens de communication précédents.
Date de publication : 26 février 2024