5 пъти по-бързо от Starlink: Китайски сателит прехвърля данни с минимална лазерна мощност

Изследователите са разработили новия метод AO-MDR synergy.

Китайски учени съобщават, че са постигнали трансфер на данни със скорост 1 гигабит в секунда (Gbps) от геостационарен сателит до Земята, използвайки лазер с мощност едва 2 вата.

South China Morning Post (SCMP) съобщава, че тази скорост е „пет пъти по-висока от тази на Starlink“.

Starlink, сателитната интернет услуга на SpaceX, работи от 341 мили (550 км) над Земята. Максималните скорости на Starlink обикновено достигат само няколко Mbps.

Основното предизвикателство при сателитните лазерни връзки е атмосферната турбуленция, която изкривява и отслабва сигналите.

За да се справят с това, изследователите са разработили новия метод AO-MDR synergy.

Тази техника съчетава адаптивна оптика (AO) за изостряне на изкривената светлина и приемане с разнообразяване на режимите (MDR) за улавяне на разсеяните сигнали.

Разработката е дело на професор Ву Джиан от Пекинския университет по пощи и телекомуникации и Лиу Чао от Китайската академия на науките.

Как работи това

По-ранните опити за противодействие на този проблем бяха само с помощта на техники като AO и MDR.

В тази нова работа те предлагат новия метод AO-MDR Synergy. Екипът заявява, че техният метод успешно избягва спада в качеството на комуникацията, дори когато мощността на сигнала е много ниска.

Те тестват теорията си в обсерваторията Лицзян в Югозападен Китай.

С помощта на 1,8-метров телескоп екипът се фокусира върху неназован сателит, който обикаля на зашеметяващите 36 705 км (22807 мили или 120 423 фута) от повърхността на Земята.

Телескопът е оборудван с високотехнологичен масив от 357 малки, индивидуално управляеми микроогледала. Тези микроогледала са част от система за адаптивна оптика. Целта на тези огледала е активно да променят формата и да коригират входящата лазерна светлина, която е била изкривена от атмосферните турбуленции.

След като светлината бъде коригирана от микроогледалата, тя се обработва, за да се извлекат най-достоверните данни.

След това светлината отива в многомодово влакно, което се разделя на осем канала с базов режим чрез многопланов преобразувател (MPLC).

Следващата стъпка е да се определи кой от тези канали пренася най-надеждния и най-силен сигнал. Тук се намесва алгоритъмът за избор на път.

Алгоритъмът анализира силата и качеството на сигнала на всеки от 8-те канала в базовия режим в реално време. След това той идентифицира трите най-силни и съгласувани сигнала сред тези 8 канала.

Резултатите са впечатляващи: изследователите наблюдават забележимо увеличение на силата на сигнала.

Изследователите педантично документираха, че повишената сила на сигнала не е случайност. Тя е била потвърдена многократно чрез „множество експериментални проверки“.

Потребността от лазерна комуникация

Съобщава се, че основното предимство на този метод е намаляването на грешките при прехвърляне на данните. Това е пряко отразено в увеличаването на „шанса за използваеми сигнали“, който се е повишил от 72% до впечатляващите 91,1%.

Подобрението е важно за преноса на данни с висока ценност, където дори малките грешки могат да имат сериозни последици.

Така например при приложения като предаване на HD филми по-високият процент използваеми сигнали означава по-малко отпаднали кадри, по-малко пикселизация и по-плавно и надеждно гледане.

Стандартната радиочестотна комуникация вече достигна до ограничения на пропускателната способност.

За разлика от тях лазерната комуникация осигурява много по-широка честотна лента за по-бързо и ефективно прехвърляне на данните. Тя може да предложи предимства като по-бързо изтегляне на файлове и безпроблемен стрийминг с висока разделителна способност.

През януари 2025 г. списание Interesting Engineering съобщи, че Китай е постигнал скорост на трансфер на данни от 100 гигабита в секунда при лазерна комуникация от сателит до земята. Това означава десетократно увеличение на предишния им рекорд.

Новите открития са публикувани в списание Acta Optica Sinica.