Zespół chińskich naukowców ogłosił znaczący przełom w komunikacji satelitarnej, przesyłając dane z bezprecedensową prędkością 1 Gbps z satelity geostacjonarnego umieszczonego 36 000 kilometrów nad Ziemią. To, co czyni to osiągnięcie szczególnie niezwykłym, to zastosowanie lasera o niskiej mocy 2 watów, co jest mocą porównywalną do zwykłej lampki nocnej. Prędkość ta jest rzekomo pięć razy większa niż w przypadku Starlinka SpaceX, pomimo że chiński satelita działa z orbity 60 razy wyższej.
Według doniesień z South China Morning Post, kluczem do tego sukcesu jest innowacyjna metoda "synergii AO-MDR" opracowana przez profesora Wu Jiana i dr. Liu Chao. Metoda ta rozwiązuje długotrwały problem turbulencji atmosferycznych, które zazwyczaj zniekształcają i rozpraszają sygnały laserowe, utrudniając szybką komunikację laserową na duże odległości.
Metoda synergii AO-MDR: Szczegółowa analiza techniczna
Metoda "synergii AO-MDR" sprytnie łączy optykę adaptacyjną (AO) z odbiorem różnorodności modów (MDR), aby przeciwdziałać zakłócającym wpływom turbulencji atmosferycznych. System wykorzystuje teleskop o średnicy 1,8 metra wyposażony w 357 mikroluster. Te mikrolustra dynamicznie zmieniają kształt przychodzącego światła laserowego, korygując zniekształcenia spowodowane przez atmosferę. Jednocześnie wielopłaszczyznowy konwerter dzieli przychodzące światło na osiem podstawowych kanałów modów. Specjalistyczny algorytm "path-picking" następnie w czasie rzeczywistym wybiera trzy najsilniejsze sygnały i łączy je, co znacznie wzmacnia siłę i niezawodność sygnału.
Wyniki tego synergistycznego podejścia są imponujące: współczynniki błędów spadły poniżej 10⁻⁵ nawet w warunkach silnych turbulencji, a prawdopodobieństwo otrzymania użytecznych sygnałów wzrosło dramatycznie z 72% do 91,1%. Ten multiplikatywny efekt był konsekwentnie obserwowany podczas wielu weryfikacji eksperymentalnych, skutecznie zapobiegając "degradacji jakości komunikacji spowodowanej niezwykle niską mocą sygnału". Technologia ta stanowi znaczący postęp w porównaniu z wcześniejszymi próbami, które opierały się wyłącznie na AO lub MDR, z których żadna nie okazała się wystarczająca w warunkach silnych turbulencji atmosferycznych.
Przełomowe osiągnięcie Wu Jiana w dziedzinie laserów
Profesor Wu Jian z Uniwersytetu Poczt i Telekomunikacji w Pekinie, wraz z dr. Liu Chao z Chińskiej Akademii Nauk, przewodził temu pionierskiemu eksperymentowi komunikacji satelitarnej w Obserwatorium Lijiang w południowo-zachodnich Chinach. Ich demonstracja polegała na namierzaniu nienazwanego satelity znajdującego się 36 705 kilometrów od Ziemi. Udane przesłanie danych z prędkością 1 Gbps za pomocą lasera tak słabego jak świeca podkreśla skuteczność ich innowacyjnej metody.
Implikacje przełomu Wu są dalekosiężne. Takie prędkości mogłyby umożliwić przesyłanie filmów w wysokiej rozdzielczości z Szanghaju do Los Angeles w mniej niż pięć sekund. Wu i Liu opisali swoją innowację jako "rewolucję", która "skutecznie zapobiega degradacji jakości komunikacji spowodowanej niezwykle niską mocą sygnału". To osiągnięcie dodatkowo opiera się na wcześniejszych sukcesach Chin w technologii laserów kosmicznych, w tym na rekordowym przesyle danych laserowych z prędkością 10 Gbps z orbity geostacjonarnej osiągniętym w 2020 roku za pomocą satelity Shijian-20, choć specyfikacje mocy dla tej misji pozostają nieujawnione.
Satelity geostacjonarne (GEO) kontra satelity na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO): Porównanie
Rozróżnienie między satelitami na geostacjonarnej orbicie okołoziemskiej (GEO) a satelitami na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO) jest kluczowe dla zrozumienia znaczenia tego chińskiego postępu. Satelity GEO działają na wysokości około 36 000 kilometrów nad powierzchnią Ziemi, utrzymując stałą pozycję względem punktu na ziemi dzięki temu, że ich okres orbitalny odpowiada rotacji Ziemi. Czyni to je idealnymi do zastosowań wymagających ciągłego zasięgu w określonych regionach, takich jak nadawanie i monitorowanie pogody.
W przeciwieństwie do nich, satelity LEO, takie jak te w konstelacji Starlink SpaceX, orbitują znacznie bliżej Ziemi, zazwyczaj na wysokości od 500 do 2000 kilometrów (Starlink działa na około 550 kilometrach). Chociaż satelity LEO oferują niższe opóźnienia i wymagają mniej energii do transmisji, orbitują wokół Ziemi szybko (kończąc obieg w około 90 minut), co wymaga dużych konstelacji, aby zapewnić ciągły globalny zasięg. Ogromna odległość satelitów GEO historycznie wprowadza znaczące opóźnienia sygnału (około 1/4 sekundy w obie strony) i wyzwania związane z zasilaniem. Osiągnięcie przez Chiny szybkiej transmisji danych z orbity GEO jest szczególnie godne uwagi, ponieważ wydaje się, że pokonuje to typowe ograniczenia związane z odległością, jednocześnie zachowując zalety pozycji właściwe dla orbit geostacjonarnych.
