Лазерная спутниковая связь

07.12.2022

С помощью нового спутника, разработанного инженерами из Массачусетского института технологий (МИТ), установлен новый рекорд передачи данных между спутниками и Землей. В системе терабитной передачи в инфракрасном диапазоне волн TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD) были использованы лазеры для передачи огромных объемов данных со скоростью до 100 гигабитов в секунду (Гбит/сек).

Эта скорость передачи данных намного выше скорости большинства соединений между небом и землей. К примеру, спутниковый интернет Starlink от SpaceX предлагает клиентам премиум-класса скорость до 500 Мбит/сек. А скорость передачи данных между Землей и Международной космической станцией достигает отметки около 600 Мбит/сек. Это делает систему TBIRD в 200 раз быстрее.

Главное отличие новой системы состоит в способе передачи данных. В то время как большинство спутников общаются с наземными станциями с помощью радиоволн, система TBIRD использует лазерный свет. Оно может передавать в 1000 раз больше данных за один сеанс. Однако у лазеров тоже есть свои недостатки. Луч лазера намного уже радиоволны и поэтому требует более точного согласования положений между излучателем и приемником. Кроме того, свет может быть искажен атмосферой, и в таком случае данные могут быть утрачены.

Именно с целью решения этих проблем и была разработана система TBIRD. Спутник содержит три основных готовых компонента: высокоскоростной оптический модем, усилитель оптического сигнала, накопитель.

Все это размещено в контейнере размером с коробку для обуви. Для решения проблемы потери данных командой инженеров была разработана новая версия так называемого протокола ARQ (Automatic Repeat Request, автоматический повтор запросов). Этот протокол позволяет приемнику наземной станции извещать передатчик об определенных пакетах данных (кадры), которые передатчик пропустил, чтобы спутник мог легко их повторно передавать.

Что касается выравнивания с согласованием позиционирования, то в системе не используются специальные подвесы для выравнивания лазерных лучей. Предусмотрена специальная система сигнала ошибки, которая выравнивает весь спутник, чтобы луч четко был направлен на приемник. По словам представителей команды разработчиков, это позволяет использовать в системе оптические компоненты меньшего размера.

"Если сигнал исчезает, мы можем повторно передать данные, но если повторная передача данных неэффективна, то есть если мы тратим все время на отправку повторных данных вместо передачи новых данных, мы можем потерять много пропускной способности, - отметил Курт Шиллер, системный инженер TBIRD. - В нашем протоколе ARQ приемник информирует о том, какие кадры он получил правильно, поэтому знает, какие кадры необходимо передавать повторно".

<< Назад: Одобрено выращивание ГМО-помидоров, спасающих от рака, диабета и слабоумия 07.12.2022

>> Вперед: Эмпатия и синхронные колебания нейронов 06.12.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Особенности почек помогают легче переносить высоту 18.01.2025

Высокогорные регионы всегда привлекали внимание исследователей, изучающих, как человек адаптируется к жизни в условиях разреженного воздуха. Недавнее исследование группы ученых из Университета Маунт-Ройал в Канаде, возглавляемое доктором Тревором Деем, проливает свет на важную роль почек в акклиматизации к большим высотам. Работы канадских ученых объясняют, почему представители народности шерпа, которые веками живут в высокогорных районах Тибета, значительно лучше переносят высокогорье. В своем исследовании ученые наблюдали за дыханием и составом крови участников во время их подъема на высоту 4300 метров в Гималаях, в Непале. Эксперимент проводился с участием двух групп: одна состояла из жителей низменностей, не привыкших к горной среде, а другая - из шерпов, чей организм приспособлен к жизни на большой высоте. Основное различие между этими группами было в том, как их организмы реагировали на дефицит кислорода в воздухе. У шерпов наблюдалась более быстрая и масштабная адаптация к ...>>

Производство электричества с помощью термоядерного синтеза 18.01.2025

Американская компания Commonwealth Fusion Systems (CFS) нацелена на создание первой в мире термоядерной электростанции, способной подключаться к электрической сети. Этот амбициозный проект, известный как ARC (Affordable, Robust, Compact), будет построен вблизи города Ричмонд, штат Вирджиния. В соответствии с планами, новая электростанция сможет производить до 400 мегаватт чистой энергии, что вполне хватит для обеспечения электричеством 150 тысяч домохозяйств. Прогнозируется, что станция начнет работу в 2030-х годах. Принцип работы термоядерной электростанции основан на процессе термоядерного синтеза, который происходит в ядре звезд. В отличие от традиционной атомной энергетики, где используется деление ядер атомов с образованием радиоактивных отходов, термоядерный синтез создает в качестве побочного продукта безопасный гелий. Для того чтобы удерживать плазму с температурой свыше 100 миллионов градусов Цельсия, установка будет использовать мощные магнитные поля. Тем не менее, н ...>>

Экологическая защита для овощей и фруктов 17.01.2025

Исследователи из женского колледжа Шри Нараяна в Колламе, Керала, Индия, разработали инновационный способ продления свежести фруктов и овощей. Группа под руководством Пурнимы Виджаян предложила использовать съедобное покрытие, созданное на основе целлюлозных нановолокон (CNF), полученных из луковой шелухи. Этот подход не только продлевает срок хранения продуктов, но и способствует их безопасности благодаря включению нанокуркумина, известного своими антимикробными свойствами. Основным компонентом покрытия являются CNF, полученные из переработанных отходов лука. Эти нановолокна соединяются с синтетическим биополимером, который улучшает структуру покрытия, устраняя проблемы с водостойкостью и термической стабильностью, ранее свойственные материалам на основе CNF. Кроме того, добавление нанокуркумина усиливает антимикробные свойства покрытия, делая его особенно эффективным для предотвращения порчи. Для проверки эффективности этой разработки ученые провели эксперимент с апельсинами. П ...>>

Смарт-часы Garmin Instinct 3 17.01.2025

Компания Garmin представила свои новые смарт-часы Instinct 3, которые являются последним поколением популярных часов для активного отдыха. Модель сочетает в себе высокую технологичность, улучшенную автономность и стильный дизайн, что делает ее идеальным выбором для людей, ведущих активный образ жизни. Garmin Instinct 3 предлагает улучшенные функции и отличную автономность, делая эти смарт-часы идеальными для любителей активного отдыха и экстремальных видов спорта. Это устройство сочетает в себе высокую прочность, функциональность и стиль, что делает его ценным аксессуаром для всех, кто хочет контролировать свое здоровье и оставаться на связи в любых условиях. Одной из главных особенностей Instinct 3 является наличие AMOLED-дисплея (или солнечного дисплея), который значительно улучшает визуальное восприятие и удобство использования устройства. Также новая версия получила металлическую рамку и встроенный фонарик, что добавляет дополнительную функциональность и делает часы более уни ...>>

Носить младенца удобнее слева 16.01.2025

Материнский инстинкт - удивительное явление, которое на протяжении тысячелетий помогает мамам заботиться о младенцах. Несмотря на развитие технологий и изменения образа жизни, многие аспекты ухода за детьми остаются неизменными. Одним из таких интуитивных действий является привычка держать ребенка на левой стороне тела. Как выяснили ученые, эта привычка связана не с доминирующей рукой, как предполагалось ранее, а с более глубокой биологической и эмоциональной причиной. Ношение ребенка на левой стороне обеспечивает ему большую безопасность и помогает установить тесную эмоциональную связь между матерью и младенцем. Правая половина мозга, управляющая левой стороной тела, отвечает за обработку эмоций и социальные сигналы. Когда ребенок находится с левой стороны, правое полушарие матери активнее реагирует на его мимику, плач и другие сигналы. Это позволяет маме быстрее распознавать и понимать эмоциональные состояния малыша, такие как страх, дискомфорт или радость. Такая связь особенно ...>>

Случайная новость из Архива Влияние анионов на растворимость полимеров 06.11.2021 Химики из США и Чехии установили связь между кривизной условной поверхности макромолекулы и константами диссоциации для разных катионов и анионов. Оказалось, что ионы сильнее взаимодействуют с полимером, если его плоская структура деформирует сеть водородных связей воды. Такое взаимодействие помогает полимеру находиться в растворе. Группа ученых под руководством Яна Хейды (Jan Heyda) из Университета химии и технологии в Праге и Пола Кремера (Paul S. Cremer) из Университета Пенсильвании исследовала взаимодействие слабо координирующих анионов с полимером полиэтиленоксидом разной длины. Они предположили, что молекулы с различающейся кривизной поверхности по-разному влияют на сеть из водородных связей окружающих молекул воды, что, в свою очередь, приводит к изменению степени адсорбции ионов. Авторы показали связь энергии адсорбции ионов со степенью искаженности сети водородных связей. Полученные результаты подтвердили гипотезу о том, что макромолекулы, обладающие плоской поверхностью, сильно искажают структуру воды и, следовательно, хорошо взаимодействуют со слабо координирующими анионами, которые легко проникают к поверхности полимера через деформированную сетку водородных связей. Напротив, поверхность большинства малых молекул нельзя назвать плоской, что приводит к отсутствию выигрыша в энергии, высокой гидрофобности и плохой растворимости. При этом основное взаимодействие полимеров с анионами происходит именно в середине цепи, так как полусферическая поверхность концевых групп плохо искажает окружающую воду. Средние константы диссоциации SCN- составили около 0,1 моля на литр для середины цепи и более 2,4 молей на литр для ее концов. Максимальный выигрыш в энергии в результате взаимодействия полимера с тиоцианатом составил 5,3 килоджоулей на моль. Полученные данные повлияют не только на изучение гидрофобных взаимодействий и растворную химию полимеров, но и на другие области науки, например, исследования супрамолекулярных соединений типа гость-хозяин.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025