Baru-baru ini, wahana antariksa Spirit milik AS menyelesaikan uji komunikasi laser luar angkasa dengan fasilitas darat yang berjarak 16 juta kilometer, mencetak rekor jarak komunikasi optik luar angkasa baru. Lalu, apa saja keuntungan darikomunikasi laserBerdasarkan prinsip teknis dan persyaratan misi, kesulitan apa saja yang perlu diatasi? Bagaimana prospek penerapannya di bidang eksplorasi ruang angkasa dalam di masa mendatang?
Terobosan teknologi, tidak takut tantangan
Eksplorasi luar angkasa dalam merupakan tugas yang sangat menantang bagi para peneliti antariksa dalam menjelajahi alam semesta. Wahana antariksa harus melintasi ruang antarbintang yang jauh, mengatasi lingkungan ekstrem dan kondisi yang keras, memperoleh dan mengirimkan data berharga, dan teknologi komunikasi memainkan peran penting.
Diagram skematis darikomunikasi laser luar angkasapercobaan antara wahana satelit Spirit dan observatorium darat
Pada 13 Oktober, wahana Spirit diluncurkan, memulai perjalanan eksplorasi yang akan berlangsung setidaknya delapan tahun. Pada awal misi, wahana ini bekerja sama dengan teleskop Hale di Observatorium Palomar di Amerika Serikat untuk menguji teknologi komunikasi laser antariksa dalam, menggunakan pengodean laser inframerah-dekat untuk mengomunikasikan data dengan tim di Bumi. Untuk itu, detektor dan peralatan komunikasi lasernya perlu mengatasi setidaknya empat jenis kesulitan. Masing-masing, masalah jarak, redaman dan interferensi sinyal, keterbatasan dan penundaan bandwidth, keterbatasan energi, dan pembuangan panas patut mendapat perhatian. Para peneliti telah lama mengantisipasi dan mempersiapkan diri menghadapi kesulitan-kesulitan ini, dan telah mengembangkan serangkaian teknologi kunci, yang meletakkan fondasi yang kuat bagi wahana Spirit untuk melakukan eksperimen komunikasi laser antariksa dalam.
Pertama-tama, detektor Spirit menggunakan teknologi transmisi data berkecepatan tinggi, sinar laser terpilih sebagai media transmisi, dilengkapi denganlaser berdaya tinggipemancar, menggunakan keuntungan daritransmisi laserkecepatan dan stabilitas tinggi, mencoba membangun hubungan 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, teknologi pengkodean koreksi kesalahan maju dapat mengurangi laju kesalahan bit dan meningkatkan akurasi transmisi data.
Ketiga, dengan bantuan teknologi penjadwalan dan kontrol cerdas, probe ini mewujudkan pemanfaatan sumber daya komunikasi yang 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 susunan, yang dapat meningkatkan sensitivitas dan stabilitas penerimaan sinyal, sekaligus menjaga koneksi komunikasi yang stabil di lingkungan luar angkasa yang kompleks.
Keuntungannya jelas, tersembunyi dalam rahasia
Dunia luar tidak sulit untuk menemukan bahwalaserMerupakan elemen inti dari uji komunikasi luar angkasa wahana Spirit, jadi apa keunggulan spesifik laser yang dapat membantu kemajuan signifikan komunikasi luar angkasa? Apa misterinya?
Di satu sisi, meningkatnya permintaan akan data masif, gambar, dan video beresolusi tinggi untuk misi eksplorasi luar angkasa pasti membutuhkan kecepatan transmisi data yang lebih tinggi untuk komunikasi luar angkasa. Mengingat jarak transmisi komunikasi yang seringkali "dimulai" dengan 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 pembangunan "jalur" data spasial dengan transmisi informasi yang lebih efisien dan lancar. Hal ini telah diverifikasi secara awal dalam eksperimen antariksa awal di orbit rendah Bumi. Setelah mengambil langkah-langkah adaptif yang relevan dan mengatasi interferensi atmosfer, laju transmisi data sistem komunikasi laser pernah hampir 100 kali lebih tinggi daripada sarana komunikasi sebelumnya.
Waktu posting: 26-Feb-2024