Китайські вчені зробили важливий крок у розвитку далекого космічного зв’язку. Дослідницькій групі вдалося вперше встановити двосторонній високошвидкісний лазерний канал між Землею та Місяцем на відстані понад 400 тисяч кілометрів.
Про успішний експеримент повідомив Китайський центр інженерних і технологічних досліджень космічного застосування при Китайській академії наук. Фахівці зазначають, що цей результат означає перехід китайських технологій лазерного зв’язку від навколоземної орбіти до простору між Землею та Місяцем.
Чому лазерний зв’язок важливий
Космічний лазерний зв’язок використовує світло для передачі інформації. Порівняно з традиційними радіосистемами він здатен забезпечувати вищу пропускну здатність, більшу швидкість передачі та надзвичайно вузький напрямлений промінь.
Але зі збільшенням відстані виникають серйозні проблеми. За словами дослідника Ян Лея, фахівцям доводиться долати три основні перешкоди: величезну відстань, надзвичайну точність наведення та дуже слабкий сигнал, який зрештою досягає Землі.
Ситуацію можна уявити як спробу навести надзвичайно тонкий промінь на рухому мішень, яка знаходиться за 400 тисяч кілометрів. Навіть крихітна помилка в куті наведення може призвести до відхилення променя на кілька кілометрів у районі цілі.
Як вдалося втримати промінь на цілі
Для розв’язання цієї проблеми команда врахувала одразу цілу низку факторів: рух орбітальних апаратів, похибки встановлення телескопів, заломлення світла в атмосфері та час, необхідний лазерному сигналу для подолання величезної відстані.
Завдяки цьому наземний телескоп і космічний апарат можуть коригувати наведення під час руху та підтримувати необхідну точність.
Не менш складним завданням виявилося саме приймання сигналу. Після подорожі на понад 400 тисяч кілометрів лазерне світло слабшає настільки, що на приймач можуть потрапляти буквально поодинокі фотони.
До того ж телескопу заважають місячне та зоряне світло, а також штучне освітлення із Землі. Щоб відокремити корисний сигнал від цього шуму, дослідники використали надчутливі детектори, здатні реєструвати окремі фотони, а також спеціальні алгоритми обробки даних.
8K-зображення Місяця — приблизно за 12 секунд
Ще одним важливим результатом став приріст швидкості передачі даних. Під час експерименту вдалося досягти швидкості 1,25 Мбіт/с у напрямку до Місяця та 100 Мбіт/с у напрямку до Землі.
Для порівняння, передача одного 8K-зображення місячної поверхні традиційним мікрохвильовим каналом зі швидкістю 5 Мбіт/с може займати близько 4–5 хвилин. При швидкості 100 Мбіт/с аналогічне зображення можна передати приблизно за 12 секунд.
Такий підхід може мати велике значення для майбутніх місячних місій. Вищі швидкості дозволять передавати на Землю більше фотографій, відео та наукових даних, а також забезпечувати швидший обмін інформацією між космічними апаратами та наземними центрами.
Наразі йдеться про експериментальну систему, але успішний двосторонній лазерний зв’язок на місячній відстані демонструє, що оптичні канали можуть стати важливою основою майбутньої інфраструктури зв’язку навколо Місяця та в далекому космосі.