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深度解讀

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

來(lái)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??紤]到這一點(diǎn),我們先來(lái)談?wù)勗虑虻幕ヂ?lián)網(wǎng)接入問(wèn)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??紤]到這一點(diǎn),我們先來(lái)談?wù)勗虑虻幕ヂ?lián)網(wǎng)接入問(wèn)題。

超長(zhǎng)途服務(wù)提供商


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(zhǎng)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(wú)線(xiàn)電頻率數(shù)據(jù)傳輸)技術(shù) ,因?yàn)槠淇煽亢秃?jiǎn)單,盡管很慢。

然而,對(duì)快速信息傳輸?shù)男枨笞兊迷絹?lái)越重要,并且隨著未來(lái)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(mǎn)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(guó)宇航局(NASA)的研究人員聯(lián)合起來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多年的不懈努力,科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種基于激光的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng),可以給未來(lái)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(guò)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(wàn)公里會(huì)帶來(lái)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(guó)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(guò),要想想那些長(zhǎng)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(guān)看他們喜歡的網(wǎng)絡(luò)節(jié)目,說(shuō)不定他們也想追劇。


然而,從功能和科學(xué)的角度來(lái)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(xiàn)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(lái),隨著人類(lèi)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(lèi)踏上火星時(shí),說(shuō)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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