100 Мбит/с на расстоянии 400 000 км: Китай успешно протестировал лазерную связь между Землей и Луной

Специалисты из КНР осуществили первый успешный сеанс двусторонней лазерной связи между наземной станцией и аппаратом в окололунном пространстве на дистанции более 400 тысяч километров. О достижении проинформировал Центр прикладной космической инженерии Академии наук Китая.

В процессе испытаний пропускная способность восходящего канала с Земли на космический аппарат составила 1,25 Мбит/с, тогда как нисходящий поток достиг 100 Мбит/с. Высокая скорость отправки информации на Землю критически важна для лунных экспедиций, поскольку она обеспечивает оперативную передачу больших массивов телеметрии, научных данных, а также высокодетализированных фото- и видеоматериалов.

Преимущество новой технологии особенно наглядно при работе с контентом сверхвысокого разрешения. Эксперты подсчитали, что трансляция одного кадра формата 8K по стандартному радиоканалу на скорости 5 Мбит/с потребовала бы от 4 до 5 минут, тогда как оптическая система выполняет данную задачу всего за 12 секунд.

Основная сложность внедрения подобной связи заключается в необходимости филигранного наведения. Узкий пучок лазерного излучения должен точно попасть в сенсор, находящийся на удалении свыше 400 тысяч километров и непрерывно перемещающийся по орбите. Микроскопическая угловая погрешность у источника оборачивается отклонением на несколько километров в районе Луны.

Для непрерывного удержания фокуса аппаратура синхронно компенсирует баллистическую траекторию аппарата, механические люфты телескопа, атмосферную рефракцию и даже время, необходимое световому импульсу для преодоления межпланетного расстояния. Благодаря этому наземный комплекс и терминал зонда сохраняют строго взаимную ориентацию.

Не менее трудоемким оказался процесс регистрации входящего сигнала. Пройдя сотни тысяч километров, луч настолько рассеивается, что до приемника долетают буквально одиночные фотоны. Их требовалось надежно зафиксировать и выделить на фоне яркого излучения Луны, звезд и иных оптических помех. Для этого инженеры применили сверхчувствительные однофотонные детекторы в сочетании со специализированными алгоритмами цифровой фильтрации.

По сравнению с радиоволнами оптические системы обеспечивают колоссальный прирост пропускной способности благодаря сверхмалой расходимости луча. Это не только ускоряет обмен информацией, но и практически исключает возможность перехвата сигнала третьей стороной, хотя и требует безупречной точности юстировки.

Успешные испытания заложили фундамент для развертывания постоянной оптической инфраструктуры связи Земля — Луна. В обозримом будущем такие линии станут основой для информационного обмена с автоматическими станциями, орбитальными модулями и стационарными объектами проектируемых лунных баз.

Источник: iXBT