Die Vorteile liegen auf der Hand, verborgen im Geheimnis
Andererseits ist die Laserkommunikationstechnologie besser an die Bedingungen im Weltraum anpassbar. Dort muss die Sonde mit allgegenwärtiger kosmischer Strahlung fertig werden, aber auch Himmelskörpertrümmer, Staub und andere Hindernisse auf der schwierigen Reise durch den Asteroidengürtel, große Planetenringe usw. überwinden. Funksignale sind daher anfälliger für Störungen.
Das Wesentliche des Lasers ist ein Photonenstrahl, der von angeregten Atomen abgestrahlt wird. Die Photonen weisen hochkonsistente optische Eigenschaften, eine gute Richtwirkung und offensichtliche Energievorteile auf. Mit seinen inhärenten Vorteilen,Laserkann sich besser an die komplexe Umgebung des Weltraums anpassen und stabilere und zuverlässigere Kommunikationsverbindungen aufbauen.
Wenn jedochLaserkommunikationUm den gewünschten Effekt zu erzielen, ist eine präzise Ausrichtung erforderlich. Bei der Spirit-Satellitensonde spielte das Leit-, Navigations- und Steuerungssystem ihres Flugcomputers eine Schlüsselrolle. Das sogenannte „Pointing-, Acquisition- und Tracking-System“ sorgt dafür, dass das Laserkommunikationsterminal und das Verbindungsgerät der Bodenstation stets präzise ausgerichtet bleiben, eine stabile Kommunikation gewährleisten, die Kommunikationsfehlerrate effektiv reduzieren und die Genauigkeit der Datenübertragung verbessern.
Darüber hinaus kann diese präzise Ausrichtung dazu beitragen, dass die Solarflügel möglichst viel Sonnenlicht absorbieren und so reichlich Energie fürLaserkommunikationsgeräte.
Natürlich sollte keine Energiemenge effizient genutzt werden. Einer der Vorteile der Laserkommunikation ist ihre hohe Energieeffizienz, die mehr Energie sparen kann als herkömmliche Funkkommunikation und die Belastung vonWeltraumdetektorenunter begrenzten Energieversorgungsbedingungen, und verlängern dann die Flugreichweite und Arbeitszeit desDetektorenund mehr wissenschaftliche Ergebnisse erzielen.
Darüber hinaus bietet die Laserkommunikation im Vergleich zur herkömmlichen Funkkommunikation theoretisch eine bessere Echtzeitleistung. Dies ist für die Erforschung des Weltraums von großer Bedeutung und hilft Wissenschaftlern, Daten rechtzeitig zu erfassen und analytische Studien durchzuführen. Mit zunehmender Kommunikationsdistanz wird das Verzögerungsphänomen jedoch zunehmend deutlicher, und der Echtzeitvorteil der Laserkommunikation muss noch getestet werden.
Mit Blick auf die Zukunft ist mehr möglich
Derzeit stehen die Erforschung und Kommunikation des Weltraums vor zahlreichen Herausforderungen. Doch mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie ist zu erwarten, dass in Zukunft eine Vielzahl von Maßnahmen zur Lösung dieser Probleme zum Einsatz kommen wird.
Um beispielsweise die durch die große Kommunikationsdistanz verursachten Schwierigkeiten zu überwinden, könnte die zukünftige Weltraumsonde Hochfrequenz- und Laserkommunikationstechnologie kombinieren. Hochfrequenzkommunikationsgeräte können eine höhere Signalstärke bieten und die Kommunikationsstabilität verbessern, während Laserkommunikation eine höhere Übertragungsrate und eine geringere Fehlerquote aufweist. Es ist zu erwarten, dass die Kombination aus Stärke und Stärke zu größeren Entfernungen und effizienteren Kommunikationsergebnissen führen kann.
Abbildung 1. Früher Test der Laserkommunikation in einer niedrigen Erdumlaufbahn
Um die Bandbreitennutzung zu verbessern und die Latenz zu reduzieren, werden Weltraumsonden voraussichtlich fortschrittlichere intelligente Kodierungs- und Komprimierungstechnologien einsetzen. Kurz gesagt: Die Laserkommunikationsausrüstung zukünftiger Weltraumsonden wird den Kodierungsmodus und den Komprimierungsalgorithmus automatisch an die Veränderungen in der Kommunikationsumgebung anpassen, um die beste Datenübertragung zu erzielen, die Übertragungsrate zu verbessern und die Verzögerung zu verringern.
Um die Energieengpässe bei Weltraumerkundungsmissionen zu überwinden und die Wärmeableitung zu gewährleisten, wird die Sonde künftig zwangsläufig Niedrigenergietechnologie und umweltfreundliche Kommunikationstechnologie einsetzen. Dies reduziert nicht nur den Energieverbrauch des Kommunikationssystems, sondern ermöglicht auch ein effizientes Wärmemanagement und eine effiziente Wärmeableitung. Zweifellos wird die praktische Anwendung und Verbreitung dieser Technologien das Laserkommunikationssystem von Weltraumsonden stabiler betreiben und die Lebensdauer deutlich verbessern.
Dank der kontinuierlichen Weiterentwicklung künstlicher Intelligenz und Automatisierungstechnologie dürften Weltraumsonden künftig autonomer und effizienter arbeiten. Beispielsweise kann der Detektor mithilfe voreingestellter Regeln und Algorithmen eine automatische Datenverarbeitung und intelligente Übertragungssteuerung realisieren, Informationsblockaden vermeiden und die Kommunikationseffizienz verbessern. Gleichzeitig helfen künstliche Intelligenz und Automatisierungstechnologie Forschern, Betriebsfehler zu reduzieren und die Genauigkeit und Zuverlässigkeit von Detektionsmissionen zu verbessern. Auch Laserkommunikationssysteme profitieren davon.
Laserkommunikation ist nicht allgegenwärtig, und zukünftige Weltraumerkundungsmissionen könnten schrittweise die Integration vielfältiger Kommunikationsmittel realisieren. Durch den umfassenden Einsatz verschiedener Kommunikationstechnologien wie Funk, Laser und Infrarot kann der Detektor die Kommunikation im Mehrwege- und Mehrfrequenzband optimieren und die Zuverlässigkeit und Stabilität der Kommunikation verbessern. Gleichzeitig trägt die Integration vielfältiger Kommunikationsmittel zur Zusammenarbeit bei mehreren Aufgaben bei, verbessert die Gesamtleistung der Detektoren und ermöglicht so den Einsatz von mehr Detektortypen und -anzahlen für komplexere Aufgaben im Weltraum.
Veröffentlichungszeit: 27. Februar 2024