Китайские учёные успешно завершили серию орбитальных испытаний двусторонней лазерной связи между Землёй и Луной, продемонстрировав стабильную скорость передачи данных до 100 Мбит/с на расстоянии более 400 000 км. Об этом сообщает информационное агентство Xinhua, на которое ссылается РБК-Украина. По оценкам исследователей, созданная «информационная автомагистраль» станет ключевой инфраструктурой для будущих пилотируемых миссий на Луну и строительства международной научной станции, обеспечивая быструю передачу больших объёмов научных данных, снимков высокого разрешения и видеоматериалов в режиме реального времени.
Три инженерные задачи, которые пришлось решить
При разработке системы для работы на месячном расстоянии китайским специалистам удалось преодолеть три фундаментальных технических проблемы. Первая — точность наведения луча: из-за колебательных движений спутника и атмосферной турбулентности даже малейшее отклонение угла луча на Земле провоцирует смещение пятна на поверхности Луны на несколько километров. Вторая — угасание сигнала: после преодоления 400 000 км лазерный луч ослабевает до уровня отдельных фотонов, которые прибывают на приёмный телескоп на фоне помех от солнечного, лунного и городского света. Третья — пропускная способность: необходимость обеспечения высокой скорости обработки данных в условиях экстремального шума канала.
Как китайские инженеры обманули физику
Для компенсации отклонений луча исследователи разработали систему трекинга, учитывающую орбитальные задержки, оптическую и атмосферную рефракцию. Это позволило удерживать узкий лазерный пучок на приёмной антенне на Луне несмотря на непрерывное движение обеих точек связи. Для выделения слабого сигнала из фонового шума были применены высокоскоростные детекторы сверхпроводящих единичных фотонов — устройства, способные фиксировать отдельные кванты света и тем самым восстанавливать информационный поток, который в традиционных микроволновых радиоканалах просто терялся бы в интерференции.
Результаты испытаний и перспективы применения
В ходе серии тестирований специалисты достигли стабильной скорости двусторонней передачи данных на уровне до 100 Мбит/с. По сравнению с традиционными микроволновыми радиоканалами, лазерная связь обеспечивает существенно более высокую плотность передаваемого потока на единицу мощности излучения, что критически важно при ограниченных энергетических ресурсах орбитальных и лунных аппаратов. Китайские учёные подчёркивают, что созданная инфраструктура будет задействована при организации пилотируемых экспедиций на Луну и при возведении международной научной станции, где объёмы телеметрии и мультимедийных данных многократно превысят возможности существующих радиоканалов.
Контекст: место Китая в гонке лунных технологий
Достижение китайской стороны вписывается в общую траекторию национального космического programa, включающую автоматические и планируемые пилотируемые лунные миссии, а также создание орбитальной инфраструктуры. Лазерная связь на межпланетных и окололунных дистанциях давно рассматривается как один из приоритетных направлений в космической отрасли: NASA и ESA также ведут разработки в этой области, однако публичное подтверждение стабильной двусторонней передачи на уровне 100 Мбит/с на дистанции свыше 400 000 км делает Китай первым государством, продемонстрировавшим такой результат в условиях реальных орбитальных испытаний.
