|
Путь для быстрой космической связи
|
|
|
|
В освоении космоса оптические каналы связи на большие расстояния теперь можно использовать для передачи изображений, фильмов и данных с космических зондов на Землю с помощью света. Но для того, чтобы сигналы доходили до конца и не были нарушены по пути, необходимы сверхчувствительные приемники и бесшумные усилители.
|
|
|
|
Теперь исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции создали систему, которая с бесшумным усилителем и чувствительным к записи приемником прокладывает путь к более быстрой и совершенной космической связи.
|
|
|
|
Их исследование "Оптический приемник с предварительным усилением сверхнизкого уровня шума, использующий обычную передачу на одной длине волны" опубликовано в журнале Optica.
|
|
|
|
Системы космической связи все чаще основаны на оптических лазерных лучах, а не на радиоволнах, поскольку было доказано, что потери сигнала меньше, когда свет используется для передачи информации на очень большие расстояния. Но даже информация, переносимая светом, теряет свою силу во время путешествия, и поэтому оптическим системам космической связи требуются чрезвычайно чувствительные приемники, способные воспринимать сигналы, которые были значительно ослаблены, прежде чем они окончательно достигнут Земли.
|
|
|
|
|
|
|
Концепция оптической космической связи, разработанная исследователями компании Chalmers, открывает новые возможности связи и открытия в космосе.
|
|
|
|
"Мы можем продемонстрировать новую систему оптической связи с приемником, который обладает большей чувствительностью, чем было продемонстрировано ранее, при высоких скоростях передачи данных. Это означает, что вы можете обеспечить более быструю и безошибочную передачу информации на очень большие расстояния, например, когда вы хотите отправить изображения или видео с высоким разрешением с Луны или Марса на Землю", - говорит Питер Андрексон, профессор фотоники в университете Чалмерса и один из ведущих авторов исследования. учись.
|
|
Бесшумный усилитель с упрощенным передатчиком улучшает связь
|
|
|
|
В системе связи исследователей используется оптический усилитель в приемнике, который усиливает сигнал с минимально возможным уровнем шума, чтобы его информация могла быть повторно использована.
|
|
|
|
Подобно свечению фонарика, свет от передатчика усиливается и ослабевает с расстоянием. Без усиления сигнал после космического полета становится настолько слабым, что его заглушает электронный шум приемника.
|
|
|
|
После 20 лет борьбы с беспокоящими шумами, которые ухудшали качество сигналов, исследовательская группа из компании Chalmers несколько лет назад смогла продемонстрировать оптический усилитель без помех. Но до сих пор бесшумный усилитель практически не применялся в оптических линиях связи, поскольку предъявлял совершенно новые, значительно более сложные требования как к передатчику, так и к приемнику.
|
|
|
|
Из-за ограниченных ресурсов и минимального пространства на борту космического зонда важно, чтобы передатчик был как можно более простым.
|
|
|
|
Позволяя приемнику на Земле генерировать две из трех световых частот, необходимых для бесшумного усиления, и в то же время позволяя передатчику генерировать только одну частоту, исследователи из Чалмерса впервые смогли внедрить бесшумный усилитель в оптическую систему связи. Результаты показывают выдающуюся чувствительность, в то время как сложность работы передатчика невелика.
|
|
|
|
"Этот фазочувствительный оптический усилитель в принципе не генерирует никаких дополнительных шумов, что повышает чувствительность приемника и обеспечивает безошибочную передачу данных даже при низкой мощности сигнала", - говорит Расмус Ларссон, научный сотрудник в области фотоники в университете Чалмерса и один из ведущих исследователей в этой области. авторы исследования.
|
|
|
|
"Благодаря генерации двух дополнительных волн разной частоты в приемнике, а не в передатчике, как это делалось ранее, обычный лазерный передатчик с одной волной теперь может быть использован для реализации усилителя. Наше упрощение передатчика означает, что уже существующие оптические передатчики на борту спутников и зондов могут использоваться вместе с бесшумным усилителем в приемнике на Земле".
|
|
|
|
Это может решить проблему узких мест
|
|
|
|
Этот прогресс означает, что разработанные исследователями бесшумные усилители в конечном итоге могут быть использованы на практике в системах связи между космосом и Землей. Таким образом, система готова внести свой вклад в решение хорошо известной проблемы "узких мест", с которой сталкиваются сегодня космические агентства.
|
|
|
|
"НАСА говорит о "узком месте для возвращения науки", и здесь скорость сбора научных данных из космоса на Землю является фактором, который представляет собой препятствие в цепочке. Мы считаем, что наша система является важным шагом вперед на пути к практическому решению, которое может устранить это узкое место", - говорит Питер Андрексон.
|
|
|
|
Следующим шагом исследователей является тестирование оптической системы связи с внедренным усилителем во время полевых исследований на Земле, а затем и в системах связи между спутником и Землей.
|
|
|
|
Источник
|
