communication de laser spatiale est un faisceau laser en tant que support de communication de transfert d'information d'image, de la voix, des signaux, etc. dans l'espace. Par rapport à la communication de micro-ondes classique, communication laser ayant une vitesse de transmission, et une grande capacité de communication, une forte résistance aux interférences électromagnétiques, la confidentialité des avantages, le terminal de communication et une petite taille, une faible consommation d'énergie, haute fonctionnalité, initiateur de la rampe national de la recherche. Espace technologie de communication laser et des percées dans l'amélioration de la transmission en temps réel de l'information spatiale, la sécurité et l'exploration future de l'espace profond est d'une grande importance, devrait changer dans le développement futur de la technologie et aux communications spatiales.
Avantages et défis
Avec le développement de la technologie spatiale, la technologie des capteurs, la quantité de transmission des informations requises pour une variété de satellites et d'engins spatiaux croissance exponentielle, les moyens basés communication micro-ondes de communication utilisés dans les communications spatiales ont été difficiles à répondre à la croissance rapide de la communication les besoins en capacité. L'espace de communication laser est considéré comme le plus grand potentiel d'innovation de rupture technologique des communications spatiales.
Un taux de transmission de données plus élevé. L'espace plage de fréquence porteuse de communication laser est 190-560 THz, ou même des milliers de fois que le nombre de fois la fréquence des communications micro-ondes, le haut débit a une grande place à l'amélioration, obtenir des débits de données plus élevés, de sorte que la vidéo massif est revenu de l'espace et des mesures de haute précision possible, pour la surveillance des catastrophes naturelles, la communication militaire a une grande importance stratégique.
Alors que chaque pays a déclenché une vague de recherche technologie perturbatrice - espace communication laser
la petite taille du système de terminal, poids léger, faible consommation d'énergie. Par rapport au micro-ondes, la longueur d'onde laser est beaucoup plus courte. Plus la longueur d'onde est élevée, plus l'énergie, plus la diffraction subi, la taille requise de l'émetteur laser et antennes de réception peut être multiplié réduite, de sorte que le volume du système de communication laser du terminal, et la qualité de la puissance de loin supérieure aux communications à micro-ondes, H répondre aux exigences des applications spatiales pour la taille de la charge utile, le poids, et une faible consommation d'énergie.
capacité d'anti-interférences électromagnétiques, haute sécurité et la confidentialité. L'espace de communication laser en tant que laser à onde porteuse, un faisceau laser est très étroite, inférieure à 1 mrad angle de divergence, une luminance élevée et de la densité d'énergie, la transmission des informations d'autres appareils ne peuvent pas être facilement capturé, et le brouillage de communication entre satellites adjacents peut être négligeable, avec une plus grande capacité d'anti-interférences électromagnétiques et la performance de la sécurité et la confidentialité.
En dépit de ces avantages, la technologie de communication laser spatial dans son ensemble est encore au stade de la recherche, se heurte encore à de nombreux défis techniques, tels que les terminaux de communication laser de communication laser et plus soumis au détecteur, turbulence atmosphérique, les facteurs d'atténuation atmosphériques d'influence et de l'interférence, l'espace communication laser requise infrastructure au sol est loin d'être complète communication, le laser de l'espace avec un avantage de la technologie à large bande à haute fréquence n'a pas été complètement excavé et ainsi de suite.
Déclencher une vague d'études européennes et américaines
Les Etats-Unis, Europe, Japon, etc dans le domaine de la communication laser dans la technologie spatiale fortement dans les technologies liées à la recherche et essais en orbite des technologies clés des systèmes de communication laser spatiales prenant part lancé une recherche exhaustive en profondeur et promouvoir constamment l'espace technologie de communication laser vers l'ingénierie pratique.
National Aeronautics and Space Administration (NASA) pour accélérer le développement de technologies spatiales de communication laser. Early American a lancé un « système de démonstration de communication laser » « OESR » et d'autres projets de recherche, il a jeté une bonne base technique pour le développement ultérieur de la technologie. Ces dernières années, la NASA a accordé une attention particulière à l'espace de développement de la technologie des communications laser et comme une priorité, les technologies de communication laser d'espace pour accélérer le développement et la maturation, les missions proches de la Terre et des missions spatiales profondes communications spatiales plus efficaces, pour répondre à l'avenir de l'espace problèmes de transmission de données massives face à la mission.
système de rendu artistique LCRD
« Démonstration Lunar Laser Communications » projet de la NASA en Octobre 2013 a lancé avec succès le projet « Lunar Laser Communications de démonstration ». orbite lunaire à partir de chaque station au sol d'une pluralité de deux voies laser de test de communication, en créant un nouveau taux de transmission de données de liaison descendante d'enregistrement 622 Mbit / s, aussi le taux de transmission de données de liaison montante de 20 mégabits / sec. Pour la première fois dans l'environnement spatial afin de vérifier la capacité de survie du système de communication laser spatial et la faisabilité du système.
projet « Laser Communications Relais de démonstration » projet de la NASA en cours « Laser Communications Relais de démonstration » est principalement utilisé pour vérifier l'efficacité de la technologie de communication laser et de fiabilité. Le système comprend deux porte-terminal de communication par satellite à orbite géosynchrone laser 2 et la communication laser borne de masse. les plans de la NASA pour son lancement en 2019 à bord des terminaux de communication laser en orbite géosynchrone, effectuent un relais de communication laser de démonstration de deux ans missions.
Tâche, stations terrestres de la Californie sera d'environ 3,6 millions de mètres terminal de communication satellite en orbite géosynchrone contenus émet laser signaux laser, le signal porteur terminal de communication en orbite géosynchrone laser satellite est relayée à une autre station au sol. À l'heure actuelle, le système de démonstration de relais de communication laser a été examiné avec succès par des points de décision clés, et a été lancé en Décembre 2017 le développement de la phase de test intégré, il est pour 2019 une nouvelle phase de démonstration se préparant activement à la tâche.
"Deep Space Optical Communications" projet "Deep communications spatiales optiques" distance de communication du projet que le projet "Laser Communications Relais de démonstration" plus loin, le travail sur les communications laser-espace profond pour des débits de données de la mission, l'effet d'améliorer l'espace et la consommation d'énergie. 2017 La NASA a déclaré, selon le plan, le projet de communication optique espace profond sera 2018 --2019 ans à l'essai au sol en 2023 embarqué sur un aéronef équipé d'un astéroïde métallique Psyché, puis à la technologie de communication laser espace profond pour l'authentification.
« La communication intégrée RF et optique » équipe de recherche Projet de recherche NASA Glenn Centre mène le concept de « intégré RF et de la communication optique », des plans pour envoyer un satellite de relais de communications laser en orbite de Mars pour les engins spatiaux de récepteur de données à distance et les données retransmises à la Terre. « La communication intégrée RF et optique » et un système de laser à l'aide du système de communication intégré radiofréquence, peut fournir des services à un système de communication à l'aide d'un laser nouveau vaisseau spatial, peuvent être utilisés pour fournir des services pour le système classique de communication radio de l'engin spatial, va promouvoir efficacement la NASA l'interopérabilité entre tous les biens spatiaux.
2013, la NASA lunaire détecteurs de poussières atmosphériques et environnementales expérience de communication laser, entre la terre et la lune pour établir un lien laser
mise au point de l'ESA sur la promotion de l'exploitation commerciale du système de communication laser. Mise en uvre rapide de l'ESA « liaison satellite entre le test laser semi-conducteur » et d'autres projets pour la première fois de vérifier l'inter-satellites en orbite terrestre basse pour les communications en orbite géosynchrone, le projet a obtenu un grand succès à une grande confiance dans l'Agence spatiale européenne. Fin 2008, l'ESA a décidé d'appliquer dans ses terminaux de communication laser « Data Relay System européen » (EDRS) pour faciliter le développement et la mise en uvre de l'espace système de communication laser jusqu'à l'échéance de la portée, et exerce ses activités dans un modèle d'affaires. Ces dernières années, le « système de relais de données européen » fait une série de percées, pour devenir le premier système de communication laser spatial taux de grande exploitation commerciale du monde.
« Système de relais de données européen » par l'ESA et Airbus Defense and Space Company sous les « partenariats public-privé » mécanisme de co-développé le premier système de communication laser spatial commercial autonome du monde dans lequel l'ESA est responsable du système la recherche et le développement, la société de défense et de l'espace Airbus comme maître d'uvre responsable de la construction, le lancement et le fonctionnement du système. « Système de relais de données européen » grâce à l'utilisation des technologies de communication laser en orbite géostationnaire des satellites en orbite terrestre basse, plate-forme aéroportée transmission à temps réel de grandes quantités de données relayées vers la station au sol européen. Un segment spatial du système, « système de relais de données européen » comprenant deux noeuds de l'orbite géostationnaire, respectivement EDR-A et les données de charge utile relais configuré EDRS-C-relais spécifiques charge utile du satellite de données.
« Système de relais de données européen, » les premières communications laser relais charge utile EDRS-A était de 30 Janvier, 2016 lancé avec succès, a franchi une étape importante dans la construction de la première entreprise de communications laser satellite de fonctionnement du système du monde. EDRS-A-bande Ka peut être prévu entre les deux lasers et deux voies liaison par satellite, la vitesse de transmission inter-satellites jusqu'à 1,8 Gbit / s. Dans la réalisation d'une série d'essais en orbite, EDRS-A en Juin 2016 transmis avec succès image satellite radar Sentinel 1A de l'Europe, et en Juillet 2016 phase opérationnelle. charge EDRS-A atteint dans le service ferroviaire, il indique que l'Europe est le principal responsable dans la réalisation des applications de service inter-satellites dans la technologie de communication optique à grande vitesse est une étape importante en Europe au cours des dernières années, le développement rapide de la technologie spatiale.
L'ESA est prévue pour 2020, « système de relais de données européen » élargi dans un système de couverture mondiale, pour former un satellite de relais de données laser et la charge utile comme l'épine dorsale du réseau d'information spatiale, pour atteindre satellite, la plate-forme aérienne à proximité de la transmission en temps réel des données d'observation. EDRS non seulement répondre aux besoins des activités spatiales spatiale européenne vitesse de transmission de données, le volume et en temps réel de plus en plus, plus l'Europe va se débarrasser de la dépendance à la station au sol non-euclidienne, maintien de l'indépendance stratégique des communications spatiales. ESA estime que le Département américain de la Défense et son drone flotte EDRS est le prochain marché important.
Miniaturisation des terminaux de communication laser au Japon
Japon principalement sous la forme de coopération internationale dans l'espace de recherche technologique de communication laser, réalisée au début projet « inter-orbite démonstration de communication laser au sol » a été un énorme succès, réalisé premiers satellites en orbite basse du monde et des stations terrestres et des stations terriennes mobiles optique test de communication entre le laser. Ces dernières années, afin de maintenir la supériorité spatiale en communication de la technologie laser, le Japon a commencé à compacter terminal de communication laser, léger, direction à faible consommation d'énergie.
communications par satellite dans l'espace
programme « Espace optique Advanced Communications Technology Satellite » au Japon « Espace optique des communications par satellite Advanced Technology » de programme conçu pour valider applicables à la classe 50kg petits satellites « petits terminaux de communication optique. » Mai 2014, « petit terminal de communication optique » transportant des satellites en orbite basse en orbite, et était en Août 2014 - Novembre réalisé avec succès LEO communications laser satellite-sol expérience. « Terminal de communication optique Compact » est seulement 5,8 kg de la masse totale, la distance de communication de 1000 km, le taux de communication en aval de 10 Mbits / s, peut être construit absolument sécuriser le réseau mondial de communications optiques, ces avions, par satellite à haute résolution recueillies les données d'image peuvent être transmis par la station au sol liaison de communication laser en espace.
programme « satellite de relais de données laser » le nouveau programme « plan de base cosmique » du Japon a annoncé 9 Janvier, 2015 sera officiellement inclus dans le « satellite de relais de données laser » où, et a alloué 3,208 milliards de yens pour l'exercice 2015 fonds de démarrage. Japon 2019, les programmes d'émission « Relais laser de données par satellite », remplace la liaison de données actuel système de relais à micro-ondes pour une liaison laser, la communication entre la pointe nouvelle génération d'observation de la Terre par satellite optique haute résolution par satellite par un laser, communication prédéfinie des vitesses allant jusqu'à 2,5 gigabits / seconde, puis le Japon obtenir plus rapides, des capacités d'observation en temps réel.
Valeur énorme
Haut débit et de la communication au laser spatial de haute sécurité dans les activités spatiales continueront à répondre à la demande pour la vitesse de transmission de données spatiales, le volume en temps réel et de plus en plus, elle deviendra la principale forme de communications spatiales. Dig et l'utilisation de la communication au laser spatial, la valeur énorme de l'espace en cours pour améliorer la transmission en temps réel de l'information, la sécurité et l'exploration future de l'espace profond est d'une grande importance.
Lorsque Mars sur le diagramme mimique Mars Reconnaissance Orbiter
bande passante de communication pour répondre à la demande croissante d'information de guerre. la demande de la guerre de l'information moderne pour les communications de la bande passante est en croissance, telles que la télédétection, champ de bataille de l'information cartographique, la lutte contre les images en définition haute en temps réel, des instructions interactives telles que de fortes perturbations dans l'environnement électromagnétique complexe, sans exception, a besoin d'une technologie de transfert d'information STABLE pour la sécurité, ce qui rend la communication la croissance rapide des besoins en bande passante du système. Système de communication par satellite traditionnels micro-ondes en raison du coût élevé des ressources en orbite et du spectre satellite et la raréfaction des ressources, il est difficile de répondre à la warfighter pour obtenir des données de champ de bataille en temps réel des besoins urgents.
Espace système de communication laser a place à l'amélioration énorme bande passante, pour atteindre des taux de transmission de données plus élevées peuvent être suffisamment assurer la transmission en temps réel de grandes quantités de champ de bataille de l'information. Pendant ce temps, un émetteur-récepteur laser et un appareil de traitement de signaux de petite taille, poids léger, à faible consommation d'énergie, une pluralité de dispositifs laser à bord émetteur-récepteur comprend réalisable, constituent la base du développement de la technologie de communication multi-antennes laser, ce qui peut encore améliorer le taux de transmission de données, assurer le transfert rapide des informations sur champ de bataille.
Assurer la sécurité et la stabilité de la transmission de données de champ de bataille. Sécurité et la stabilité de la transmission de données pour les unités de combat de champ de bataille pour assurer le plein avantage d'accès à l'information et l'efficacité opérationnelle essentielle complète. Étant donné que la planification du spectre traditionnels technologie de communication micro-ondes ouverture et des problèmes de fuite de sidelobe, de sorte que l'ennemi peut facilement analyser et déchiffrer le signal reçu par l'équipement de reconnaissance de signaux, poser un danger pour la sécurité. En même temps, la maturité de la technologie d'impulsion électromagnétique à haute puissance à large bande rend également la technologie de communications par satellite traditionnelles interférences sur le champ de bataille, le champ de bataille de perdre le contrôle de l'information.
communication laser spatial avec des caractéristiques de haute sécurité, il est difficile d'être volé et interférences, éviter complètement les lacunes des techniques de communication micro-ondes classiques existent, qui est faisceau très directionnel tel que le signal de fuite est presque négligeable, et une fréquence élevée et les communications laser bande passante élevée permettra également à l'échec des moyens de suppression d'interférence traditionnelle.
Une communication efficace mission spatiale circumterrestre et missions dans l'espace profond. La technologie de communication laser devrait rendre le taux de transfert de données d'au moins 10 à 100 fois supérieure à une communication de fréquence radio, peut augmenter considérablement la vitesse de transmission de données à partir d'une orbite basse de la Terre à interplanétaires toutes les régions spatiales, si près de la tâche et de l'espace mission dans l'espace profond pour une communication plus efficace . données plus élevé des moyens de taux de transfert que la transmission vidéo en direct de l'avenir de ne importe quel endroit dans le système solaire, mais aussi d'augmenter la bande passante de communication habitée des missions d'exploration de l'espace lointain, en aidant les chercheurs de recueillir des données scientifiques plus rapidement, les tempêtes de poussière d'étude ou d'atterrissage de l'engin spatial, etc. des événements inattendus, et même envoyer la vidéo à partir de la surface d'une autre planète.
Imaginez, si le réseau de communication laser espace est créé, ouvert à l'homme ou le raccordement rapide et fiable des données au réseau de la lune, ils peuvent même être connectés à Mars et la planète plus lointaine, assurer le soutien de communications critiques pour la conquête humaine des étoiles lointaines.
Source | Recueil militaire
