Baru-baru ini, wahana antariksa Spirit milik AS menyelesaikan uji komunikasi laser luar angkasa dengan fasilitas di Bumi yang berjarak 16 juta kilometer, menetapkan rekor jarak komunikasi optik luar angkasa yang baru. Jadi, apa saja keuntungannya?komunikasi laserBerdasarkan prinsip-prinsip teknis dan persyaratan misi, kesulitan apa saja yang perlu diatasi? Bagaimana prospek penerapannya di bidang eksplorasi ruang angkasa dalam di masa depan?
Terobosan teknologi, tidak takut menghadapi tantangan.
Eksplorasi ruang angkasa dalam merupakan tugas yang sangat menantang dalam upaya para peneliti ruang angkasa menjelajahi alam semesta. Wahana antariksa perlu melintasi ruang antarbintang yang jauh, mengatasi lingkungan ekstrem dan kondisi yang keras, memperoleh dan mengirimkan data berharga, dan teknologi komunikasi memainkan peran vital.
Diagram skematis darikomunikasi laser luar angkasa jauhpercobaan antara wahana satelit Spirit dan observatorium di darat
Pada tanggal 13 Oktober, wahana Spirit diluncurkan, memulai perjalanan eksplorasi yang akan berlangsung setidaknya selama delapan tahun. Pada awal misi, wahana ini bekerja sama dengan teleskop Hale di Observatorium Palomar di Amerika Serikat untuk menguji teknologi komunikasi laser ruang angkasa dalam, menggunakan pengkodean laser inframerah dekat untuk berkomunikasi data dengan tim di Bumi. Untuk tujuan ini, detektor dan peralatan komunikasi lasernya perlu mengatasi setidaknya empat jenis kesulitan. Masing-masing, jarak yang jauh, pelemahan dan interferensi sinyal, keterbatasan bandwidth dan penundaan, keterbatasan energi, dan masalah pembuangan panas perlu mendapat perhatian. Para peneliti telah lama mengantisipasi dan mempersiapkan kesulitan-kesulitan ini, dan telah berhasil menembus serangkaian teknologi kunci, meletakkan dasar yang baik bagi wahana Spirit untuk melakukan eksperimen komunikasi laser ruang angkasa dalam.
Pertama-tama, detektor Spirit menggunakan teknologi transmisi data kecepatan tinggi, memilih sinar laser sebagai media transmisi, dan dilengkapi dengan sebuahlaser daya tinggipemancar, menggunakan keunggulan daritransmisi laserKecepatan dan stabilitas tinggi, berupaya membangun tautan komunikasi laser di lingkungan luar angkasa yang dalam.
Kedua, untuk meningkatkan keandalan dan stabilitas komunikasi, detektor Spirit mengadopsi teknologi pengkodean yang efisien, yang dapat mencapai laju transmisi data yang lebih tinggi dalam bandwidth terbatas dengan mengoptimalkan pengkodean data. Pada saat yang sama, hal ini dapat mengurangi tingkat kesalahan bit dan meningkatkan akurasi transmisi data dengan menggunakan teknologi pengkodean koreksi kesalahan maju.
Ketiga, dengan bantuan teknologi penjadwalan dan kontrol cerdas, probe mewujudkan pemanfaatan sumber daya komunikasi secara optimal. Teknologi ini dapat secara otomatis menyesuaikan protokol komunikasi dan kecepatan transmisi sesuai dengan perubahan persyaratan tugas dan lingkungan komunikasi, sehingga memastikan hasil komunikasi terbaik dalam kondisi energi terbatas.
Terakhir, untuk meningkatkan kemampuan penerimaan sinyal, wahana Spirit menggunakan teknologi penerimaan multi-berkas. Teknologi ini menggunakan beberapa antena penerima untuk membentuk susunan, yang dapat meningkatkan sensitivitas dan stabilitas penerimaan sinyal, dan kemudian mempertahankan koneksi komunikasi yang stabil di lingkungan ruang angkasa dalam yang kompleks.
Keuntungannya tampak jelas, namun tersembunyi di balik rahasia.
Di dunia luar tidak sulit untuk menemukan bahwalaserLaser merupakan elemen inti dari uji komunikasi luar angkasa dalam wahana Spirit, jadi apa keunggulan spesifik laser tersebut untuk membantu kemajuan signifikan dalam komunikasi luar angkasa? Apa misterinya?
Di satu sisi, meningkatnya permintaan akan data besar-besaran, gambar dan video beresolusi tinggi untuk misi eksplorasi ruang angkasa dalam pasti akan membutuhkan laju transmisi data yang lebih tinggi untuk komunikasi ruang angkasa dalam. Menghadapi jarak transmisi komunikasi yang seringkali "dimulai" dari puluhan juta kilometer, gelombang radio secara bertahap menjadi "tidak berdaya".
Meskipun komunikasi laser mengkodekan informasi pada foton, dibandingkan dengan gelombang radio, gelombang cahaya inframerah dekat memiliki panjang gelombang yang lebih sempit dan frekuensi yang lebih tinggi, sehingga memungkinkan untuk membangun "jalan raya" data spasial dengan transmisi informasi yang lebih efisien dan lancar. Hal ini telah diverifikasi secara awal dalam eksperimen ruang angkasa orbit Bumi rendah awal. Setelah mengambil langkah-langkah adaptif yang relevan dan mengatasi gangguan atmosfer, laju transmisi data sistem komunikasi laser pernah hampir 100 kali lebih tinggi daripada sarana komunikasi sebelumnya.
Waktu posting: 26 Februari 2024