- 29,586
- 46
- 8 Ноя 2022
Технологию рассматривают как основу для пилотируемых миссий, научных аппаратов и будущей лунной инфраструктуры.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:1024/559;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
<div itemprop="articleBody">Китайские учёные установили двустороннюю лазерную связь между Землёй и спутником DRO-A на расстоянии свыше 400 тысяч километров. Канал обеспечил передачу данных к Земле со скоростью до 100 Мбит/с и команд на аппарат со скоростью 1,25 Мбит/с. Для Китая эксперимент стал первым успешным испытанием высокоскоростной лазерной связи на масштабе Земля-Луна.
Команда Китайской академии наук испытывала систему на орбите больше года, а разработка ключевых технологий заняла около пяти лет. Исследователям пришлось решить три основные проблемы дальней оптической связи. Лазер нужно с огромной точностью направить на движущийся аппарат, после сотен тысяч километров сигнал ослабевает почти до отдельных фотонов, а оставшиеся фотоны приходится превращать в стабильный высокоскоростной поток данных.
Задачу наведения инженеры решили с помощью системы, которая одновременно учитывает положение спутника, погрешности установки и деформацию телескопов, атмосферное преломление и время распространения света. Коррекция позволяет наземной станции и аппарату удерживать узкий луч на цели даже тогда, когда принимающая сторона ещё не успела непосредственно обнаружить встречный сигнал.
Наземную часть комплекса построили при участии Юньнаньской астрономической обсерватории. Для работы с DRO-A исследователи использовали 1,2-метровый телескоп и систему из двух 53-сантиметровых телескопов. Оборудование пришлось приспособить не только для приёма слабого света, но и для высокоточного сопровождения аппарата на расстоянии, сопоставимом с расстоянием до Луны. Ранее тот же 1,2-метровый телескоп позволил Китаю провести лазерное измерение расстояния до DRO-A примерно с 350 тысяч километров.
При передаче к Земле сигнал ослабевает до уровня отдельных фотонов. Дополнительные помехи создают лунный свет, рассеянное излучение атмосферы и собственные шумы приёмника. Шанхайский институт микросистем и информационных технологий разработал для комплекса массив сверхпроводящих детекторов на нанопроводах. Приёмники обладают высокой чувствительностью, низким уровнем тёмного шума и быстрым откликом, а алгоритмы обработки отделяют полезные фотоны от фонового излучения.
Для повышения скорости инженеры применили обработку сигнала с пикосекундным временным разрешением, многоуровневую импульсно-позиционную модуляцию и усиленное исправление ошибок. Китайская академия наук утверждает, что сочетание методов позволило сохранить высокую скорость при крайне низком отношении сигнал-шум и добиться низкого уровня ошибок.
Разницу с обычной радиосвязью разработчики показывают на примере изображения поверхности Луны в разрешении 8K. Передача такого файла по микроволновому каналу со скоростью 5 Мбит/с заняла бы четыре-пять минут. Лазерный канал DRO-A справляется примерно за 12 секунд. Исследователи рассчитывают увеличить пропускную способность системы в следующих экспериментах.
Сам результат при этом не является мировым рекордом и не представляет собой первую в истории двустороннюю лазерную связь на лунном расстоянии. NASA ещё в 2013 году во время эксперимента LLCD на аппарате LADEE передавало данные из района Луны к Земле со скоростью до 622 Мбит/с, а в обратном направлении достигло 20 Мбит/с. Китайский эксперимент прежде всего показывает, что страна построила собственный рабочий комплекс дальней оптической связи и вывела такую технологию за пределы околоземных орбит.
За прошедшие годы лазерные каналы заметно приблизились к практическому применению. Во время пилотируемой миссии Artemis II в апреле 2026 года оптическая система Orion неоднократно устанавливала каналы 260 Мбит/с на лунном расстоянии. За полёт терминал передал более 484 Гбайт информации, включая видео высокого разрешения. Радиосвязь при этом оставалась основным и резервируемым средством управления кораблём.
DRO-A интересен и своей орбитой. Аппарат входит в экспериментальную китайскую группировку DRO-A, DRO-B и DRO-L. После запуска в марте 2024 года DRO-A и DRO-B не попали на расчётную траекторию из-за неполадки верхней ступени ракеты. Инженерам понадобилось 123 дня и около 8,5 млн километров полёта, чтобы вывести аппараты на необходимые орбиты. Сейчас DRO-A находится на дальней ретроградной орбите в системе Земля-Луна, которая позволяет долго работать с относительно небольшими затратами топлива.
Лазерная связь особенно привлекательна для будущих лунных миссий из-за высокой пропускной способности и небольших размеров передатчиков. Узкий оптический луч также сложнее случайно принять или создать ему помехи, чем широко распространяющемуся радиосигналу. У преимуществ есть обратная сторона. Лазеру нужна практически прямая видимость, а облака и атмосферная турбулентность могут полностью разорвать канал, поэтому полноценные сети дальней связи потребуют нескольких наземных станций в разных районах Земли.
Китайская академия наук рассматривает эксперимент с DRO-A как задел для пилотируемых полётов к Луне, строительства исследовательской станции и дальней космической разведки. Камеры высокого разрешения, спектрометры и другие научные приборы будущих аппаратов будут создавать всё больше информации, поэтому скорость доставки данных на Землю постепенно становится не менее серьёзным ограничением миссии, чем возможности самих приборов.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:1024/559;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
<div itemprop="articleBody">Китайские учёные установили двустороннюю лазерную связь между Землёй и спутником DRO-A на расстоянии свыше 400 тысяч километров. Канал обеспечил передачу данных к Земле со скоростью до 100 Мбит/с и команд на аппарат со скоростью 1,25 Мбит/с. Для Китая эксперимент стал первым успешным испытанием высокоскоростной лазерной связи на масштабе Земля-Луна.
Команда Китайской академии наук испытывала систему на орбите больше года, а разработка ключевых технологий заняла около пяти лет. Исследователям пришлось решить три основные проблемы дальней оптической связи. Лазер нужно с огромной точностью направить на движущийся аппарат, после сотен тысяч километров сигнал ослабевает почти до отдельных фотонов, а оставшиеся фотоны приходится превращать в стабильный высокоскоростной поток данных.
Задачу наведения инженеры решили с помощью системы, которая одновременно учитывает положение спутника, погрешности установки и деформацию телескопов, атмосферное преломление и время распространения света. Коррекция позволяет наземной станции и аппарату удерживать узкий луч на цели даже тогда, когда принимающая сторона ещё не успела непосредственно обнаружить встречный сигнал.
Наземную часть комплекса построили при участии Юньнаньской астрономической обсерватории. Для работы с DRO-A исследователи использовали 1,2-метровый телескоп и систему из двух 53-сантиметровых телескопов. Оборудование пришлось приспособить не только для приёма слабого света, но и для высокоточного сопровождения аппарата на расстоянии, сопоставимом с расстоянием до Луны. Ранее тот же 1,2-метровый телескоп позволил Китаю провести лазерное измерение расстояния до DRO-A примерно с 350 тысяч километров.
При передаче к Земле сигнал ослабевает до уровня отдельных фотонов. Дополнительные помехи создают лунный свет, рассеянное излучение атмосферы и собственные шумы приёмника. Шанхайский институт микросистем и информационных технологий разработал для комплекса массив сверхпроводящих детекторов на нанопроводах. Приёмники обладают высокой чувствительностью, низким уровнем тёмного шума и быстрым откликом, а алгоритмы обработки отделяют полезные фотоны от фонового излучения.
Для повышения скорости инженеры применили обработку сигнала с пикосекундным временным разрешением, многоуровневую импульсно-позиционную модуляцию и усиленное исправление ошибок. Китайская академия наук утверждает, что сочетание методов позволило сохранить высокую скорость при крайне низком отношении сигнал-шум и добиться низкого уровня ошибок.
Разницу с обычной радиосвязью разработчики показывают на примере изображения поверхности Луны в разрешении 8K. Передача такого файла по микроволновому каналу со скоростью 5 Мбит/с заняла бы четыре-пять минут. Лазерный канал DRO-A справляется примерно за 12 секунд. Исследователи рассчитывают увеличить пропускную способность системы в следующих экспериментах.
Сам результат при этом не является мировым рекордом и не представляет собой первую в истории двустороннюю лазерную связь на лунном расстоянии. NASA ещё в 2013 году во время эксперимента LLCD на аппарате LADEE передавало данные из района Луны к Земле со скоростью до 622 Мбит/с, а в обратном направлении достигло 20 Мбит/с. Китайский эксперимент прежде всего показывает, что страна построила собственный рабочий комплекс дальней оптической связи и вывела такую технологию за пределы околоземных орбит.
За прошедшие годы лазерные каналы заметно приблизились к практическому применению. Во время пилотируемой миссии Artemis II в апреле 2026 года оптическая система Orion неоднократно устанавливала каналы 260 Мбит/с на лунном расстоянии. За полёт терминал передал более 484 Гбайт информации, включая видео высокого разрешения. Радиосвязь при этом оставалась основным и резервируемым средством управления кораблём.
DRO-A интересен и своей орбитой. Аппарат входит в экспериментальную китайскую группировку DRO-A, DRO-B и DRO-L. После запуска в марте 2024 года DRO-A и DRO-B не попали на расчётную траекторию из-за неполадки верхней ступени ракеты. Инженерам понадобилось 123 дня и около 8,5 млн километров полёта, чтобы вывести аппараты на необходимые орбиты. Сейчас DRO-A находится на дальней ретроградной орбите в системе Земля-Луна, которая позволяет долго работать с относительно небольшими затратами топлива.
Лазерная связь особенно привлекательна для будущих лунных миссий из-за высокой пропускной способности и небольших размеров передатчиков. Узкий оптический луч также сложнее случайно принять или создать ему помехи, чем широко распространяющемуся радиосигналу. У преимуществ есть обратная сторона. Лазеру нужна практически прямая видимость, а облака и атмосферная турбулентность могут полностью разорвать канал, поэтому полноценные сети дальней связи потребуют нескольких наземных станций в разных районах Земли.
Китайская академия наук рассматривает эксперимент с DRO-A как задел для пилотируемых полётов к Луне, строительства исследовательской станции и дальней космической разведки. Камеры высокого разрешения, спектрометры и другие научные приборы будущих аппаратов будут создавать всё больше информации, поэтому скорость доставки данных на Землю постепенно становится не менее серьёзным ограничением миссии, чем возможности самих приборов.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
