Предложен способ наладить по-настоящему высокоскоростную цифровую связь с зондами и спутниками, работающими в далеком космосе и у других планет.
При использовании даже самых последних достижений в области технологий связи скорость коммуникации с Марсом может достигать 270 Мбит/с – а это не так уж и много с учетом всей научной информации, тысяч фотографий и видеозаписей высокого разрешения. Впрочем, недавно предложено решение, позволяющее надеяться, что скоро удастся перейти от мегабит к гигабитам – достаточно использовать "закрученный" лазерный луч.
Организуя связь с космическими аппаратами посредством лазера, используют метод фазово-импульсной модуляции. Информация при этом кодируется задержкой (или упреждением) периодических лазерных импульсов – как правило, речь идет об инфракрасном диапазоне излучения.
Легко понять, что если мы хотим передавать больше информации, мы можем пойти по пути увеличения частоты импульсов, «пакуя» больше данных в тот же временной промежуток. Однако для этого требуется все более сложная и чувствительная электроника, а подходящие лазерные установки будут затрачивать все больше энергии. Подойти к задаче с другой стороны предложил работающий в США Иван Джорджевич (Ivan Djordjevic).
Вспомним, что фаза волны (в том числе электромагнитной) определяет ее состояние в данный момент времени и в данной точке. Иначе говоря, где волна находится – в минимуме ли, в максимуме, в нуле, или в одном из промежуточных положений. Теперь представим набор волн, синхронизированных по фазе – когерентных, как это имеется в лазерном луче. Если мы возьмем в конкретный момент времени срез волн, находящихся в одной фазе, он будет перпендикулярен направлению движения волны.
А теперь представим волны, фазы которых так смещены, что тот же срез расположен под углом – двигаясь вдоль луча, он будет вращаться, "закручиваясь" спирально. Для различных разностей фаз можно добиваться различных, и довольно сложных, видов такого спирального движения. Именно на этот момент и обратил внимание Иван Джорджевич.
В самом деле, "незакрученный" луч позволяет передавать лишь два символа: 1 или 0 (есть сигнал – нет сигнала). Тогда как различная комбинация уже трех спиралей – уже восемь символов. А если добавить сюда несколько уровней интенсивности, которые также могут использоваться для кодировки сигнала, эта цифра еще более вырастет.
Таким образом, благодаря комбинации волн различных форм и интенсивностей каждый импульс лазерного сигнала позволяет передавать в десятки раз больше информации, чем «простой» импульс, используемый сегодня. Причем, по утверждению Джорджевича, подобная система может быть реализована не с нуля, а в качестве модификации современных передатчиков и приемников, которая не будет слишком дорогостоящей.
К сожалению, серьезные ограничения на это усложнение технологий накладывает сама природа. На все эти «тонкие» параметры электромагнитной волны сильное влияние будет оказывать земная атмосфера, причем влияние различное, в зависимости от текущей плотности, температуры и т.п. Однако автор, проведя компьютерное моделирование, утверждает, что и при этих искажениях восстановить исходный сигнал остается вполне реально.
Стоит заметить, что не все специалисты смотрят на предложения Джорджевича столь оптимистично: «Это одна из тех вещей, которые хорошо работают лишь в теории», - полагает Хамид Хеммати (Hamid Hemmati) из NASA.
Комментариев нет:
Отправить комментарий