Récemment, la sonde américaine Spirit a réalisé un test de communication laser dans l'espace lointain avec des installations au sol situées à 16 millions de kilomètres, établissant un nouveau record de distance de communication optique spatiale.Alors, quels sont les avantages decommunication laser?Sur la base des principes techniques et des exigences de la mission, quelles difficultés doit-il surmonter ?Quelles sont les perspectives de son application dans le domaine de l’exploration de l’espace lointain à l’avenir ?
Des avancées technologiques, pas peur des défis
L'exploration de l'espace lointain est une tâche extrêmement difficile pour les chercheurs spatiaux explorant l'univers.Les sondes doivent traverser l’espace interstellaire lointain, surmonter des environnements extrêmes et des conditions difficiles, acquérir et transmettre des données précieuses, et les technologies de communication jouent un rôle essentiel.
Diagramme schématique 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, entamant un voyage d'exploration qui durera au moins huit ans.Au début de la mission, il a travaillé avec le télescope Hale de l'observatoire Palomar aux États-Unis pour tester la technologie de communication laser dans l'espace lointain, en utilisant le codage laser proche infrarouge pour communiquer des données avec des équipes sur Terre.Pour cela, le détecteur et ses équipements de communication laser doivent surmonter au moins quatre types de difficultés.Respectivement, la distance distante, 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 depuis longtemps anticipé et préparé ces difficultés, et ont percé une série de technologies clés, jetant ainsi une bonne base 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 haute stabilité, en essayant d'établir des liaisons de communication laser dans l'environnement de l'espace lointain.
Deuxièmement, afin d'améliorer la fiabilité et la stabilité de la communication, le détecteur Spirit adopte une technologie de codage efficace, qui peut atteindre un taux de transmission de données plus élevé dans une bande passante limitée en optimisant le codage des données.Dans le même temps, il peut réduire le taux d’erreurs sur les bits et améliorer la précision de la transmission des données en utilisant la technologie de codage de correction d’erreurs directe.
Troisièmement, grâce à une technologie intelligente de planification et de contrôle, la sonde réalise une utilisation optimale des ressources de communication.La technologie peut ajuster automatiquement les protocoles de communication et les taux de transmission en fonction des changements dans les exigences des tâches et de l'environnement de communication, garantissant ainsi les meilleurs résultats de communication dans des conditions d'énergie limitées.
Enfin, afin d'améliorer la capacité de réception du signal, la sonde Spirit utilise la technologie de réception multifaisceau.Cette technologie utilise plusieurs antennes de réception pour former un réseau, ce qui peut améliorer la sensibilité de réception et la stabilité du signal, puis maintenir une connexion de communication stable dans l'environnement complexe de l'espace lointain.
Les avantages sont évidents, cachés dans le secret
Le monde extérieur n'est pas difficile de constater que lelaserest l'élément central du test de communication dans l'espace lointain de la sonde Spirit, alors quels avantages spécifiques le laser présente-t-il pour contribuer aux progrès significatifs de la communication dans l'espace lointain ?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 forcément des débits de transmission de données plus élevés pour les communications dans l’espace lointain.Face à la distance de transmission des communications qui « commence » souvent à des dizaines de millions de kilomètres, les ondes radio deviennent progressivement « impuissantes ».
Alors que la communication laser code les informations sur les photons, par rapport aux ondes radio, les ondes lumineuses proches de l’infrarouge ont une longueur d’onde plus étroite et une fréquence plus élevée, 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 terrestre basse.Après avoir pris les mesures adaptatives appropriées et surmonté les interférences atmosphériques, le taux de transmission des données du système de communication laser était autrefois près de 100 fois supérieur à celui des moyens de communication précédents.
Heure de publication : 26 février 2024