Китайские исследователи заявили об успешной демонстрации двустороннего лазерного канала связи между Землей и Луной, протяженностью свыше 400 тысяч километров. Информацию предоставил Центр космических прикладных инженерных технологий Китайской академии наук.

В ходе проведенных испытаний скорость передачи информации от Земли к лунному аппарату составила 1,25 Мбит/с, а в обратном направлении – 100 Мбит/с. Подчеркивается, что именно высокая скорость нисходящего канала имеет первостепенное значение для миссий на Луну, так как она обеспечивает возможность передачи на Землю значительных объемов фото- и видеоматериалов, а также научных данных.

Заметная разница проявляется при анализе изображений, полученных в сверхвысоком разрешении. Согласно оценкам специалистов, для передачи одного изображения с разрешением 8K по стандартной радиосвязи со скоростью 5 Мбит/с потребовалось бы от четырех до пяти минут, тогда как лазерная система выполняет ту же задачу приблизительно за 12 секунд.

Ключевым вызовом при организации подобной связи является необходимость обеспечения исключительной точности наведения. Лазерный луч должен попадать в приемник, расположенный на расстоянии более 400 тысяч километров и постоянно перемещающийся вместе с космическим аппаратом. Даже незначительное отклонение от заданного угла может привести к существенному промаху возле Луны, достигающему нескольких километров.

Для поддержания стабильного соединения система учитывает целый ряд факторов: орбиту космического аппарата, ошибки наведения телескопа, атмосферную рефракцию и даже время, необходимое лазерному импульсу для преодоления расстояния между Землей и Луной. Это позволяет наземному телескопу и космическому терминалу поддерживать точное взаимное позиционирование в процессе перемещения.

Не менее сложной оказалась задача приема сигнала. После преодоления сотен тысяч километров до детектора доходит крайне ограниченное количество фотонов, которые необходимо выделить из фона лунного освещения, звезд и других источников помех. Для решения этой задачи были применены высокочувствительные однофотонные детекторы в сочетании с специализированными алгоритмами обработки сигналов.

В сравнении с радиосвязью, лазерные каналы связи характеризуются значительно большей пропускной способностью и используют очень узконаправленный луч. Это обеспечивает как увеличение скорости передачи данных, так и усложнение перехвата сигнала, однако требует исключительной точности наведения.

Успешно проведенный эксперимент ознаменовал для Китая первый этап реализации полноценной оптической системы связи между Землей и Луной. В дальнейшем подобные каналы могут быть применены для обмена информацией с лунными орбитальными станциями, автоматизированными исследовательскими комплексами и перспективной инфраструктурой на поверхности Луны.