Китай вперше встановив лазерний зв’язок між Землею і Місяцем

Китайські вчені вперше в історії встановили двосторонній лазерний канал зв’язку між Землею і Місяцем на відстані понад 400 тисяч кілометрів. Про успішний експеримент повідомив Центр космічних прикладних інженерних технологій Китайської академії наук.

Швидкість передачі даних із Землі до космічного апарата становила 1,25 Мбіт/с, а у зворотному напрямку — 100 Мбіт/с. Саме висхідний канал від Місяця до Землі вважається критично важливим для місячних місій: він дозволяє передавати великі обсяги фотографій, відео та наукових даних.

Найнаочніше перевагу нової системи демонструє простий приклад: передача одного знімка у роздільності 8K традиційним радіозв’язком зайняла б від чотирьох до п’яти хвилин, тоді як лазерний канал справляється з тим самим завданням приблизно за 12 секунд. Порівняно зі звичайним радіоканалом це у 20 разів швидше.

Головна технічна проблема такого зв’язку — надточне наведення. Лазерний промінь має потрапити в приймач, який перебуває за сотні тисяч кілометрів і весь час рухається разом із космічним апаратом. Найменша кутова похибка перетворюється на промах у кілька кілометрів поблизу Місяця. Щоб утримувати з’єднання, система одночасно враховує орбіту апарата, похибки наведення телескопа, атмосферну рефракцію і навіть час, який сам лазерний імпульс витрачає на подолання відстані між планетами.

Не менш складним виявився прийом сигналу. Після сотень тисяч кілометрів подорожі до детектора доходять буквально поодинокі фотони, які потрібно виокремити на тлі світла Місяця, зір та інших джерел перешкод. Інженери вирішили цю задачу за допомогою надчутливих однофотонних детекторів і спеціальних алгоритмів обробки сигналу.

Порівняно з радіозв’язком лазерні канали мають значно вищу пропускну здатність і використовують дуже вузький промінь. Це одночасно збільшує швидкість передачі та робить сигнал набагато складнішим для перехоплення — хоча й вимагає ювелірної точності наведення.

Для Китаю цей експеримент став першим кроком до повноцінної оптичної системи зв’язку в парі Земля — Місяць. У перспективі такі канали планують використовувати для обміну даними з місячними орбітальними апаратами, автоматичними станціями та майбутньою інфраструктурою на поверхні Місяця.