Minden eddiginél messzebbre sugárzott lézerfénnyel teremtettek gyors adatkapcsolatot a Föld és a Hold között. A Kínai Tudományos Akadémia kutatói sikeresen hidaltak át csaknem 400 000 kilométeres távolságot egy olyan kétirányú optikai rendszerrel, amely a hagyományos rádióhullámok korlátait haladja meg. A tesztek során a Föld és a Hold térségében keringő DRO-A műhold közötti kapcsolat elérte a másodpercenkénti 100 megabites letöltési, valamint az 1,25 megabites feltöltési sebességet.
Ez a sávszélesség komoly előrelépést jelent a mostanáig használt mikrohullámú rádiókapcsolatokhoz képest. Egy nagy felbontású, 8K-s felvétel továbbítása a Hold felszínéről korábban percekig tartott, míg az új optikai kapcsolaton keresztül mindössze 12 másodpercet vesz igénybe.
Célzás 400 ezer kilométerről: a hajszálpontos nyomkövetés
A mélyűri lézeres adatátvitel megvalósítása komoly fizikai és technikai akadályokba ütközött. A kutatók megfogalmazása szerint a művelet precizitása ahhoz mérhető, mintha valaki ezer kilométeres távolságból próbálna átfűzni egy cérnát a tű fokán. Az űreszköz legkisebb elmozdulása vagy a földi légkör legenyhébb turbulenciája is kilométeres eltérést okozhat a lézersugár célba érésénél a Hold távolságában.
Ennek áthidalására a szakemberek olyan valós idejű nyomkövető rendszert dolgoztak ki, amely folyamatosan korrigálja a pályaeltéréseket, az optikai késleltetést és a légköri fénytörés hatásait. Ennek köszönhetően a nyaláb a több százezer kilométeres út ellenére is hajszálpontosan a célponton marad.
Gyenge fotonok és a városi fényszennyezés leküzdése
A pontos célzás mellett a jel elgyengülése jelentette a másik fő kihívást. Mire a lézerfénynyaláb eléri a földi vevőegységeket, a holdfény, a csillagok és a városi fényszennyezés zaja közepette csupán néhány foton fogható be belőle. A jelszint helyreállítására ultraérzékeny, szupravezető egyfoton-detektorokat alkalmaztak a földi állomáson, amelyeket nagy sávszélességű feldolgozással és zajálló kódolási eljárással egészítettek ki.
Alaprajz a jövőbeli holdbázisok adatforgalmához
A felhalmozott tudományos adatok és a nagy felbontású videóközvetítések átvitele a jelenlegi rádiós sávszélességen a jövőben már kivitelezhetetlen lenne. Kína a 2030 előttre tervezett emberes holdraszállásra, valamint a nemzetközi holdkutató állomás megépítésére készül, ahol alapvető követelmény a Föld és a Hold közötti nagysebességű információs sztráda kiépítése.
A sikeres kísérlet bizonyította, hogy a lézeres kommunikáció nemcsak az alacsony Föld körüli pályán, hanem a mélyűrben is hatékonyan működik, megalapozva a jövőbeli űrmissziók adatkommunikációs infrastruktúráját.
