최근 미국 스피릿 탐사선이 1,600만 킬로미터 떨어진 지상 시설과 심우주 레이저 통신 시험을 완료하여 새로운 우주 광통신 거리 기록을 세웠습니다. 그렇다면 이러한 방식의 장점은 무엇일까요?레이저 통신기술적 원리와 임무 요구사항을 고려할 때, 극복해야 할 어려움은 무엇인가? 향후 심우주 탐사 분야에서의 적용 전망은 어떠한가?
기술적 혁신, 도전을 두려워하지 않음
심우주 탐사는 우주 연구자들이 우주를 탐사하는 과정에서 매우 어려운 과제입니다. 탐사선은 광활한 성간 공간을 횡단하고, 극한의 환경과 가혹한 조건을 극복하며, 귀중한 데이터를 수집 및 전송해야 하는데, 이때 통신 기술이 매우 중요한 역할을 합니다.
개략도심우주 레이저 통신스피릿 위성 탐사선과 지상 관측소 간의 실험
10월 13일, 스피릿 탐사선이 발사되어 최소 8년 동안 지속될 탐사 여정을 시작했습니다. 임무 초기에는 미국 팔로마 천문대의 헤일 망원경과 협력하여 심우주 레이저 통신 기술을 시험했습니다. 근적외선 레이저 코딩을 사용하여 지구에 있는 연구팀과 데이터를 주고받는 방식입니다. 이를 위해서는 탐지기와 레이저 통신 장비가 최소 네 가지 난제를 극복해야 했습니다. 즉, 먼 거리, 신호 감쇠 및 간섭, 대역폭 제한 및 지연, 에너지 제한 및 열 방출 문제입니다. 연구진은 이러한 난제들을 오래전부터 예상하고 대비해 왔으며, 일련의 핵심 기술들을 성공적으로 개발하여 스피릿 탐사선이 심우주 레이저 통신 실험을 수행할 수 있는 훌륭한 기반을 마련했습니다.
우선, 스피릿 검출기는 고속 데이터 전송 기술을 사용하고, 전송 매체로 레이저 빔을 선택했으며, 다음과 같은 장비를 갖추고 있습니다.고출력 레이저송신기는 다음과 같은 장점을 활용합니다.레이저 투과높은 속도와 안정성을 바탕으로 심우주 환경에서 레이저 통신 링크를 구축하고자 합니다.
둘째로, 통신의 신뢰성과 안정성을 향상시키기 위해 Spirit 검출기는 효율적인 코딩 기술을 채택하여 데이터 코딩을 최적화함으로써 제한된 대역폭 내에서 더 높은 데이터 전송 속도를 달성할 수 있습니다. 동시에 순방향 오류 정정 코딩 기술을 사용하여 비트 오류율을 줄이고 데이터 전송 정확도를 향상시킬 수 있습니다.
셋째, 지능형 스케줄링 및 제어 기술을 통해 프로브는 통신 자원을 최적으로 활용할 수 있습니다. 이 기술은 작업 요구 사항 및 통신 환경 변화에 따라 통신 프로토콜과 전송 속도를 자동으로 조정하여 제한된 에너지 조건에서도 최상의 통신 결과를 보장합니다.
마지막으로, 신호 수신 능력을 향상시키기 위해 스피릿 탐사선은 다중 빔 수신 기술을 사용합니다. 이 기술은 여러 개의 수신 안테나를 배열하여 신호 수신 감도와 안정성을 향상시키고, 복잡한 심우주 환경에서도 안정적인 통신 연결을 유지할 수 있도록 합니다.
장점은 명백하지만, 그 비밀 속에 숨겨져 있습니다.
바깥세상에서 그것을 찾는 것은 어렵지 않습니다.원자 램프심우주 통신 시험에 사용되는 레이저는 스피릿 탐사선의 핵심 요소인데, 심우주 통신의 획기적인 발전에 기여하는 구체적인 이점은 무엇일까요? 그 비밀은 무엇일까요?
한편으로, 심우주 탐사 임무에 필요한 방대한 데이터, 고해상도 이미지 및 비디오에 대한 수요가 증가함에 따라 심우주 통신에 필요한 데이터 전송 속도 또한 반드시 높아져야 합니다. 통신 전송 거리가 수천만 킬로미터에 달하는 상황에서 전파는 점차 한계를 드러내고 있습니다.
레이저 통신은 광자에 정보를 인코딩하는데, 전파와 비교했을 때 근적외선 영역은 파장이 더 짧고 주파수가 높아 더욱 효율적이고 원활한 정보 전송이 가능한 공간 데이터 "고속도로" 구축이 가능합니다. 이는 초기 저궤도 우주 실험에서 예비적으로 검증되었습니다. 관련 적응 조치를 취하고 대기 간섭을 극복하면 레이저 통신 시스템의 데이터 전송 속도는 기존 통신 방식보다 거의 100배나 빨라질 수 있습니다.
게시 시간: 2024년 2월 26일