Китай успешно протестировал лазерную связь на расстоянии 400 000 км со скоростью 100 Мбит/с

В 20 раз быстрее традиционного радиоканала

Учёные из Китая впервые успешно установили двусторонний лазерный канал связи между Землёй и Луной на расстоянии более 400 тысяч километров. Об этом сообщает Центр космических прикладных инженерных технологий Китайской академии наук.

В ходе эксперимента скорость передачи данных с Земли к космическому аппарату составила 1,25 Мбит/с, а в обратном направлении — 100 Мбит/с. Именно быстрый нисходящий канал считается наиболее критичным для лунных миссий, так как он позволяет передавать на Землю большие объемы фотографий, видео и научной информации.

Разница особенно выражена на примере снимков сверхвысокого разрешения. По оценкам исследователей, передача одного изображения 8K по традиционной радиосвязи со скоростью 5 Мбит/с заняла бы около 4–5 минут, в то время как лазерная система справляется с этой задачей примерно за 12 секунд.

Основной сложностью такой связи является невероятная точность наведения. Луч лазера должен попасть в приёмник, расположенный более чем в 400 тысячах километров и постоянно движущийся вместе с космическим аппаратом. Даже небольшая угловая ошибка может привести к промаху на несколько километров возле Луны.

Чтобы поддерживать соединение, система одновременно учитывает орбиту аппарата, погрешности наведения телескопа, атмосферную рефракцию и даже время, необходимое лазерному импульсу, чтобы преодолеть расстояние между Землёй и Луной. Благодаря этому наземный телескоп и космический терминал сохраняют точное взаимное наведение во время движения.

Не менее сложной оказалась задача приёма сигнала. После сотен тысяч километров пути до детектора доходят буквально единичные фотоны, которые необходимо выделить на фоне света Луны, звёзд и других источников помех. Для этого инженеры использовали сверхчувствительные однофотонные детекторы и специальные алгоритмы обработки сигнала.

В отличие от радиосвязи, лазерные каналы обеспечивают значительно более высокую пропускную способность и используют очень узкий луч. Это одновременно увеличивает скорость передачи и делает сигнал гораздо сложнее для перехвата, однако требует практически ювелирной точности наведения.

Успешный эксперимент стал для Китая первым шагом к полноценной оптической связи в системе Земля — Луна. В будущем такие каналы могут быть использованы для обмена данными с лунными орбитальными аппаратами, автоматическими станциями и будущей инфраструктурой на поверхности Луны.