Baru-baru ini, pesawat luar angkasa Spirit AS menyelesaikan uji komunikasi laser luar angkasa dengan fasilitas darat yang berjarak 16 juta kilometer, mencetak rekor jarak komunikasi optik ruang angkasa yang baru. Lalu apa saja kelebihannyakomunikasi laser? Berdasarkan prinsip teknis dan persyaratan misi, kesulitan apa yang perlu diatasi? Bagaimana prospek penerapannya dalam bidang eksplorasi luar angkasa di masa depan?
Terobosan teknologi, tidak takut tantangan
Eksplorasi luar angkasa adalah tugas yang sangat menantang dalam perjalanan peneliti luar angkasa menjelajahi alam semesta. Pesawat luar angkasa perlu melintasi ruang antarbintang yang jauh, mengatasi lingkungan ekstrem dan kondisi yang keras, memperoleh dan mengirimkan data berharga, dan teknologi komunikasi memainkan peran penting.
Diagram skematik darikomunikasi laser luar angkasapercobaan antara wahana satelit Spirit dan observatorium darat
Pada tanggal 13 Oktober, wahana Spirit diluncurkan, memulai perjalanan eksplorasi yang akan berlangsung setidaknya delapan tahun. Pada awal misinya, mereka bekerja sama dengan teleskop Hale di Observatorium Palomar di Amerika Serikat untuk menguji teknologi komunikasi laser luar angkasa, menggunakan pengkodean laser inframerah-dekat untuk mengkomunikasikan data dengan tim di Bumi. Untuk mencapai tujuan ini, detektor dan peralatan komunikasi lasernya perlu mengatasi setidaknya empat jenis kesulitan. Oleh karena itu, masalah jarak jauh, redaman dan interferensi sinyal, batasan dan penundaan bandwidth, batasan energi, dan pembuangan panas patut mendapat perhatian. Para peneliti telah lama mengantisipasi dan bersiap menghadapi kesulitan-kesulitan ini, dan telah menerobos serangkaian teknologi utama, meletakkan dasar yang baik bagi wahana Spirit untuk melakukan eksperimen komunikasi laser luar angkasa.
Pertama-tama, detektor Spirit menggunakan teknologi transmisi data berkecepatan tinggi, sinar laser pilihan sebagai media transmisi, dilengkapi dengan alaser berkekuatan tinggipemancar, menggunakan keunggulantransmisi laserkecepatan dan stabilitas tinggi, mencoba membangun hubungan komunikasi laser di lingkungan luar angkasa.
Kedua, untuk meningkatkan keandalan dan stabilitas komunikasi, detektor Spirit mengadopsi teknologi pengkodean yang efisien, yang dapat mencapai kecepatan transmisi data yang lebih tinggi dalam bandwidth terbatas dengan mengoptimalkan pengkodean data. Pada saat yang sama, dapat mengurangi tingkat kesalahan bit dan meningkatkan akurasi transmisi data dengan menggunakan teknologi pengkodean koreksi kesalahan maju.
Ketiga, dengan bantuan teknologi penjadwalan dan kontrol yang cerdas, penyelidikan mewujudkan pemanfaatan sumber daya komunikasi secara optimal. Teknologi ini dapat secara otomatis menyesuaikan protokol komunikasi dan kecepatan transmisi sesuai dengan perubahan kebutuhan tugas dan lingkungan komunikasi, sehingga memastikan hasil komunikasi terbaik dalam kondisi energi terbatas.
Terakhir, untuk meningkatkan kemampuan penerimaan sinyal, probe Spirit menggunakan teknologi penerimaan multi-beam. Teknologi ini menggunakan beberapa antena penerima untuk membentuk sebuah susunan, yang dapat meningkatkan sensitivitas penerimaan dan stabilitas sinyal, dan kemudian menjaga koneksi komunikasi yang stabil di lingkungan luar angkasa yang kompleks.
Keuntungannya jelas, tersembunyi di balik rahasia
Dunia luar tidak sulit untuk menemukan hal itulasermerupakan elemen inti dari pengujian komunikasi luar angkasa pada wahana Spirit, jadi apa keuntungan spesifik yang dimiliki laser untuk membantu kemajuan signifikan dalam komunikasi luar angkasa? Apa misterinya?
Di satu sisi, meningkatnya permintaan akan data dalam jumlah besar, gambar dan video beresolusi tinggi untuk misi eksplorasi luar angkasa pasti memerlukan kecepatan transmisi data yang lebih tinggi untuk komunikasi luar angkasa. Menghadapi jarak transmisi komunikasi yang seringkali “mulai” puluhan juta kilometer, gelombang radio lambat laun “tidak berdaya”.
Meskipun komunikasi laser mengkodekan informasi dalam bentuk 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 sebelumnya dalam eksperimen awal ruang angkasa di orbit rendah Bumi. Setelah mengambil langkah-langkah adaptif yang relevan dan mengatasi gangguan atmosfer, kecepatan transmisi data sistem komunikasi laser pernah hampir 100 kali lebih tinggi dibandingkan sarana komunikasi sebelumnya.
Waktu posting: 26 Februari 2024