Baru-baru ini, wahana antariksa Spirit milik AS menyelesaikan uji komunikasi laser antariksa dengan fasilitas darat yang berjarak 16 juta kilometer, sehingga menciptakan rekor jarak komunikasi optik antariksa baru. Jadi, apa saja keuntungan darikomunikasi laserBerdasarkan prinsip teknis dan persyaratan misi, kesulitan apa yang perlu diatasi? Bagaimana prospek penerapannya di bidang eksplorasi ruang angkasa di masa mendatang?
Terobosan teknologi, tidak takut tantangan
Eksplorasi luar angkasa merupakan tugas yang sangat menantang dalam perjalanan para peneliti luar angkasa menjelajahi alam semesta. Wahana antariksa harus melintasi ruang antarbintang yang jauh, mengatasi lingkungan ekstrem dan kondisi yang keras, memperoleh dan mengirimkan data yang berharga, dan teknologi komunikasi memegang peranan penting.
Diagram skematis 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 misi, wahana ini bekerja sama dengan teleskop Hale di Observatorium Palomar di Amerika Serikat untuk menguji teknologi komunikasi laser antariksa dalam, menggunakan kode laser inframerah dekat untuk mengomunikasikan 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 gangguan sinyal, keterbatasan dan penundaan pita lebar, keterbatasan energi, dan masalah pembuangan panas patut mendapat perhatian. Para peneliti telah lama mengantisipasi dan mempersiapkan diri untuk kesulitan-kesulitan ini, dan telah berhasil menembus serangkaian teknologi utama, yang meletakkan dasar yang baik bagi wahana Spirit untuk melakukan eksperimen komunikasi laser antariksa dalam.
Pertama-tama, detektor Spirit menggunakan teknologi transmisi data berkecepatan tinggi, memilih sinar laser 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 tingkat transmisi data yang lebih tinggi dalam bandwidth yang terbatas dengan mengoptimalkan pengkodean data. Pada saat yang sama, ia 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, probe mewujudkan pemanfaatan sumber daya komunikasi yang 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 yang 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 penerimaan dan stabilitas sinyal, dan kemudian mempertahankan koneksi komunikasi yang stabil di lingkungan luar angkasa yang kompleks.
Keuntungannya jelas, tersembunyi dalam rahasia
Dunia luar tidak sulit untuk menemukan bahwalaseradalah elemen inti dari uji komunikasi ruang angkasa dalam wahana Spirit, jadi apa keuntungan khusus yang dimiliki laser untuk membantu kemajuan signifikan komunikasi ruang angkasa dalam? Apa misterinya?
Di satu sisi, permintaan yang terus meningkat akan data dalam jumlah besar, gambar dan video beresolusi tinggi untuk misi eksplorasi luar angkasa pasti membutuhkan kecepatan transmisi data yang lebih tinggi untuk komunikasi luar angkasa. Dalam menghadapi jarak transmisi komunikasi yang sering kali "dimulai" dengan puluhan juta kilometer, gelombang radio secara bertahap "tidak berdaya."
Sementara komunikasi laser mengodekan 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 terlebih dahulu dalam eksperimen ruang angkasa orbit rendah Bumi 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-Feb-2024