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深度解讀

科學(xué)家開發(fā)基于激光的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng):太空接入互聯(lián)網(wǎng)

來源:環(huán)球網(wǎng)2017-07-08 我要評(píng)論(0 )   

鑒于我們處在太空探索和發(fā)現(xiàn)的一個(gè)激動(dòng)人心時(shí)期,我們的互聯(lián)網(wǎng)需求可能很快就會(huì)超出地球范圍。考慮到這一點(diǎn),我們先來談?wù)勗虑虻幕ヂ?lián)網(wǎng)接入問題。

鑒于我們處在太空探索和發(fā)現(xiàn)的一個(gè)激動(dòng)人心時(shí)期,我們的互聯(lián)網(wǎng)需求可能很快就會(huì)超出地球范圍。考慮到這一點(diǎn),我們先來談?wù)勗虑虻幕ヂ?lián)網(wǎng)接入問題。

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互聯(lián)網(wǎng)的真正價(jià)值是它能夠使主機(jī)和計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸變得很容易,但這并非長距離共享信息的唯一方式。

對(duì)于與太空探索有關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸,通常都會(huì)使用射頻數(shù)據(jù)傳輸(即無線電頻率數(shù)據(jù)傳輸)技術(shù) ,因?yàn)槠淇煽亢秃唵?,盡管很慢。

然而,對(duì)快速信息傳輸?shù)男枨笞兊迷絹碓街匾?,并且隨著未來更多的衛(wèi)星和遠(yuǎn)距離的太空旅行,我們將需要更快的傳輸速度。

如果采用射頻數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),高分辨率圖像以及視頻需要大量的時(shí)間才能完成傳輸,這在一個(gè)渴望速度和即時(shí)滿足的社會(huì)中根本行不通。

鑒于此,麻省理工學(xué)院(MIT)和美國宇航局(NASA)的研究人員聯(lián)合起來解決這個(gè)問題。經(jīng)過多年的不懈努力,科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出一種基于激光的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng),可以給未來月球上的宇航員以及深空探測(cè)提供快速的互聯(lián)網(wǎng)接入。

激光望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的原理如下:四架地面望遠(yuǎn)鏡把經(jīng)過編碼的紅外脈沖發(fā)射到太空中,然后被安裝在繞月球運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星上的望遠(yuǎn)鏡捕獲。地球大氣會(huì)輕微地干擾脈沖信號(hào),這就是為什么需要發(fā)射四個(gè)同步的脈沖信號(hào),這能使連接保持穩(wěn)定和完整。隨后,衛(wèi)星上的望遠(yuǎn)鏡把紅外光束聚焦到光纖上,光纖中的光檢器把光的閃爍解釋為電脈沖,然后再將其轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)資料。


然而,跨越從地球到月球的近40萬公里會(huì)帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。研究人員承認(rèn),由于大氣的干擾(使光彎曲),信號(hào)相當(dāng)不穩(wěn)定,并且望遠(yuǎn)鏡還需要不斷重新計(jì)算以匹配軌道上的衛(wèi)星。盡管如此,從地球到月球的下載和上載速度非常驚人,實(shí)際上比美國的平均網(wǎng)速還快。

利用激光望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng),在如此遠(yuǎn)距離的情況下,上載速度達(dá)到了19MB/s,而下載傳輸速率甚至更快,達(dá)到了驚人的622MB/s,比現(xiàn)有的射頻傳輸速度快4000多倍!

為什么互聯(lián)網(wǎng)在月球上真的很重要?

那么,鑒于大多數(shù)人永遠(yuǎn)不會(huì)登上月球,或者甚至宇宙飛船,所以很難想到這樣一個(gè)強(qiáng)大的互聯(lián)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的實(shí)際用途。不過,要想想那些長年累月生活在太空的宇航員!太空站上的宇航員將能夠使用這項(xiàng)技術(shù)觀看他們喜歡的網(wǎng)絡(luò)節(jié)目,說不定他們也想追劇。


然而,從功能和科學(xué)的角度來看,能夠在外太空提供快速的互聯(lián)網(wǎng)連接意味著信息可以更高效地傳回地球。例如,在2015年飛掠冥王星的新地平線號(hào)探測(cè)器,平均傳輸速率僅為1.5KB/s,其收集到的數(shù)據(jù)耗時(shí)一年多才全部傳回地球。

此外,一旦我們?cè)谠虑蛏辖⒘酥趁竦?,我們將能夠與地球上的親朋好友分享月球生活!

雖然這項(xiàng)技術(shù)肯定有局限性,但肯定還會(huì)再進(jìn)一步發(fā)展。在更遙遠(yuǎn)的未來,隨著人類更加深入到太空,這將需要進(jìn)一步擴(kuò)大互聯(lián)網(wǎng)的覆蓋面。當(dāng)人類踏上火星時(shí),說不定他們可以在這顆紅色星球上直接下載《火星救援》呢!

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激光技術(shù)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)
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