|
Новая технология оптической связи для космоса
|
|
|
|
Шведские ученые сообщают о новом прорыве в технологии, который, согласно недавно опубликованному исследованию, может преобразить оптическую связь в дальнем космосе. В ходе исследования, проведенного группой ученых из Технологического университета Чалмерса в Швеции, исследователи разработали бесшумный усилитель и сверхчувствительный приемник, которые могут обеспечить передачу данных с высокой точностью на большие расстояния, что является перспективным для дальней космической связи.
|
|
|
|
Оптическая связь в глубоком космосе
|
|
|
|
Одной из основных причин критики поиска внеземного разума является его зависимость от радиопередач — технологии, от которой люди начинают постепенно отказываться спустя чуть более столетия. Радиосигналы значительно ухудшаются на огромных расстояниях, необходимых для межпланетной связи. В настоящее время, когда человечество отправляет зонды в дальний космос с целью достичь Марса, потребность в эффективной дальней связи велика как никогда.
|
|
|
|
На больших расстояниях оптическая связь испытывает гораздо меньшее ухудшение качества сигнала. Однако технология по-прежнему сталкивается с проблемами: свет, несущий эти сигналы, тускнеет по мере прохождения через космос. В результате наземным приемникам требуется исключительная чувствительность, чтобы точно обнаружить эти сигналы после их космического путешествия.
|
|
|
|
|
|
|
Новые инструменты для дальней космической связи
|
|
|
|
“Мы можем продемонстрировать новую систему оптической связи с приемником, которая является более чувствительной, чем ранее, при высоких скоростях передачи данных. Это означает, что вы можете добиться более быстрой и безошибочной передачи информации на очень большие расстояния, например, когда вы хотите отправить изображения или видео с высоким разрешением с Луны или Марса на Землю”, - сказал Питер Андрексон из Университета Чалмерса в Швеции, соавтор исследования.
|
|
|
|
Команда профессора Андрексона решила проблему уменьшения освещенности, добавив к приемнику оптический усилитель. Оптические сигналы, как и все источники света, рассеиваются по мере прохождения, подобно тому, как луч фонарика распространяется в темноте. На больших расстояниях этот свет может стать настолько рассеянным, что его невозможно отличить от электронного шума, создаваемого самим приемником. Усилитель, разработанный компанией Chalmers, эффективно воспроизводит сигнал, подобно лучу фонарика, который попадает на отражающую поверхность, а не рассеивается в темноте. Андрексон и его команда ранее уже демонстрировали подобное устройство, но столкнулись с практическими трудностями при применении в реальных условиях. Теперь команда Чалмерса нашла способ реализовать эту концепцию для космической связи на большие расстояния.
|
|
Создание приемника оптической связи завтрашнего дня
|
|
|
|
Космические зонды должны быть компактными и эффективными, а каждый компонент должен соответствовать строгим ограничениям по размеру и мощности. Это требование создает проблемы для систем оптической связи, которым требуются мощные усилители и чувствительные приемники.
|
|
|
|
Решение команды Chalmers состояло в том, чтобы переложить большую часть сложности на наземный приемник. Их система бесшумной передачи использует три частоты излучения, причем приемник генерирует две из них, а передатчик отвечает только за одну. Эта упрощенная система продемонстрировала исключительную чувствительность во время практических испытаний.
|
|
|
|
“Этот фазочувствительный оптический усилитель в принципе не создает никаких дополнительных шумов, что способствует повышению чувствительности приемника и обеспечивает безошибочную передачу данных даже при меньшей мощности сигнала. Благодаря генерации двух дополнительных волн разной частоты в приемнике, а не в передатчике, как это делалось ранее, для реализации усилителя теперь можно использовать обычный лазерный передатчик с одной волной. Наше упрощение передатчика означает, что уже существующие оптические передатчики на борту спутников и зондов могут использоваться вместе с бесшумным усилителем в приемнике на Земле”, - пояснил ведущий автор Расмус Ларссон из Университета Чалмерса.
|
|
|
|
Потенциальное решение задач НАСА
|
|
|
|
От "Вояджера-1" до "Европы Клипер" НАСА эксплуатирует многочисленные зонды, которые расширяют границы человеческих знаний о космосе. Однако, несмотря на передовую аппаратуру на этих космических аппаратах, НАСА по-прежнему сталкивается со значительными ограничениями в объеме данных, которые оно может получать. Команда Чалмерса рассматривает свою работу как потенциальное решение этого “узкого места в науке”, направленное на получение огромного количества космических данных. Их исследования будут продолжены с помощью дополнительных наземных тестов и будущих экспериментов по спутниковой связи.
|
|
|
|
“НАСА говорит о "узком месте для передачи научных данных", и в данном случае скорость сбора научных данных из космоса на Землю является фактором, который является препятствием в этой цепочке. Мы считаем, что наша система является важным шагом на пути повышения эффективности передачи данных для исследования дальнего космоса”.
|
|
|
|
Источник
|
