¿No podemos usar transmisores láser en lugar de grandes antenas de radio en las sondas del espacio profundo?

¿No es posible usar un láser como una "antena" que transmite datos? Esto ahorraría bastante masa ya que no necesita un plato grande.

El único problema que se me ocurre es cómo modularías la señal para codificar bits. Pero los láseres pueden modular su señal de alguna manera, ¿no? Estoy bastante seguro de que podría usar la modulación de amplitud o, al menos, la tecla de encendido/apagado.

EDITAR: Otro problema es que los láseres no podrán recibir ninguna señal, por lo que se necesita un plato para que la sonda reciba señales con una ganancia razonable.

La transmisión de datos por láser se ha utilizado (no en el espacio) desde la primera impresora láser en PARC en los años 70, si no antes: se utilizó un emparejamiento de telescopios para transmitir datos a la impresora en otro edificio al otro lado de la calle.
@NathanTuggy ¿Puede explicar qué es un emparejamiento telescópico? Si es un rayo de luz láser hacia otro láser, no veo cómo se recibe. Pensé que los láseres solo pueden emitir luz, no recibirla (a diferencia de una antena normal que puede hacer ambas cosas).
Un rayo láser a través de un telescopio, a través del espacio y hacia otro telescopio y un receptor óptico. (Creo que era transmisión símplex, es decir, unidireccional, pero los divisores de haz y similares pueden hacer que la transmisión semidúplex o incluso dúplex sea práctica al cambiar entre permitir que la luz del láser local atraviese el telescopio o la luz del láser distante a pasar en su lugar.)

Respuestas (2)

Estamos trabajando en ello .

Necesitas un pequeño telescopio en la nave espacial para que sirva como antena. Puede tener comunicaciones láser bidireccionales. De hecho, puede ser esencial para lograr la precisión de puntería requerida. Hay muchos esquemas de modulación, eso no es un problema. La modulación de posición de pulso es una de las favoritas.

La ventaja son velocidades de datos mucho más altas con la misma potencia. Por ejemplo, dos órdenes de magnitud. La desventaja es que necesita una puntería mucho más precisa. Necesita grandes telescopios en tierra para desempeñar el papel de las grandes antenas DSN, pero en el rango óptico. Son mucho más vulnerables a las condiciones climáticas en los sitios de la Tierra.

Debido a la alta precisión de apuntado, es probable que desee tener un sistema de comunicación por radio de respaldo para depurar problemas al apuntar el láser con suficiente precisión.

Si gustas, puedes leer el libro sobre el tema .

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¿Por qué tiene que ser un láser óptico? ¿No podemos usar microondas, o cualquier frecuencia que quieras?
Los láseres son más fáciles que los másers y proporcionan velocidades de datos más altas. En cuanto a otras longitudes de onda en general, desea la frecuencia más alta para la tasa de datos más alta y desea que la atmósfera de la Tierra sea transparente para ella . Como puede ver en el gráfico vinculado, eso sería luz visible.

Usted modula la señal para un láser de comunicaciones de la misma manera que lo hace para una antena de radio (efectivamente), por lo que este no es el problema.

Los problemas son:

  • Los láseres potentes son pesados
  • Requieren bastante potencia
  • No son muy robustos, en comparación con una antena parabólica, que puede sufrir una gran cantidad de daños por partículas que se mueven rápidamente y solo sufrir una pérdida incremental de intensidad de la señal.
No estoy seguro de poder estar de acuerdo con tu segundo punto. Los láseres deben tener una ganancia aún mayor que los platos (o cualquier otra antena). Si es así, eso implicaría que se necesita menos energía para una potencia de señal dada.
No, ese no es el caso. Mírelo desde la perspectiva de la potencia recibida por el receptor (ya que es una buena medida útil): los láseres requieren mucha más potencia para lograr el mismo nivel de señal (o con mayor precisión la relación señal-ruido contra el ruido de fondo)
¿Puede proporcionar una cita que compare los láseres con las antenas parabólicas por vatio? Me cuesta creer que la luz láser coherente, toda emitida en una dirección (a diferencia de la transmisión desde una antena), de alguna manera tenga menos ganancia que un plato.
estás usando mal el término 'ganancia' aquí.
¿Qué hay de la precisión de apuntado?
Una cosa para agregar es que las comunicaciones láser requieren una precisión de orientación bastante mejor que la antena de alta ganancia de lóbulo frontal más ancha. La buena noticia es que pueden ser mucho más fáciles de mover (solo se necesita mover la óptica frontal más ligera). Por cierto, esta pregunta exacta se hizo y respondió durante una conferencia de prensa reciente... no recuerdo cuál (ha habido muchas), pero actualizaré si me viene a la mente. @ DrZ214 Creo que está confundiendo la ganancia con el ángulo de divergencia .
@TildalWave sí, publique un enlace a esa conferencia de prensa si lo encuentra. Una cosa de la que también me di cuenta es que los láseres no pueden recibir una señal (¿creo?), por lo que la sonda necesita un plato para recibir comunicaciones con una ganancia razonable. Edité mi OP con esto. Pero debo decir que no creo que los láseres sean apreciablemente más difíciles de apuntar porque a distancias interplanetarias, su haz divergerá lo suficiente como para cubrir toda la Tierra y algo más.
@ DrZ214 La dificultad para apuntar es la función del ángulo de divergencia, no el tamaño del punto objetivo. Y sí, es posible tener comunicaciones láser bidireccionales. Radio, láser, máser,... Todo es radiación electromagnética, solo que en diferentes longitudes de onda. Los altímetros láser también son bidireccionales.
@TildalWave sí, sé que es toda radiación EM, pero un láser en sí mismo no puede ser un receptor (que yo sepa), mientras que un plato puede funcionar como transmisor y receptor.
@DrZ214 El emisor láser no puede funcionar como receptor, pero tampoco un transmisor de radio. La óptica se puede usar para ambos, de manera análoga al 'plato' de radio.
Los láseres de alta potencia @DrZ214 son terriblemente ineficientes. Tendrías que leer sobre el proceso completo, no cabe en esta caja, pero la luz coherente que sale es solo una parte de la energía que pones. Dentro de un tubo hay mucha luz que no es coherente y tiene que ser filtrado, y la bomba de carga en sí tampoco es exactamente eficiente. Toda esta energía perdida es la razón por la que necesita tener un enfriamiento serio para ejecutar una configuración de láser seria. Los láseres de diodo son mejores, pero no tan poderosos todavía.
¿No podemos usar transmisores láser en lugar de grandes antenas de radio en las sondas del espacio profundo?
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