Ինչպես է տեղեկատվությունը փոխանցվում լազերային ճառագայթով: «Էլեկտրոնիկայի ժամանակ» լրատվական և վերլուծական պորտալ. Տիեզերական լազերային հաղորդակցության թեմայով տատանումներ

Ներկայումս լազերային տեխնոլոգիան նոր հնարավորություններ է բացում կապի, տեղորոշման և ռադիոկառավարման համակարգերի բարելավման համար։ Այս հնարավորությունները կապված են հաղորդող օպտիկական ալեհավաքների հսկայական շահույթի հետ, ինչը թույլ է տալիս ստանալ ազդանշան-աղմուկ մեծ հարաբերակցություն ստացողի մեջ ցածր էներգիայի հաղորդիչներով լայն հաճախականության գոտում և շատ լայն հաճախականություն օգտագործելու ունակությամբ: գոտիներ օպտիկական ազդանշանների հաղորդման և ընդունման մեջ:

Լազերային տեղեկատվության փոխանցման համակարգերն ունեն հետևյալ առավելությունները ռադիոհամակարգերի նկատմամբ.

Համեմատաբար ցածր հաղորդիչի հզորությամբ և ալեհավաքի փոքր ընդհանուր չափսերով տեղեկատվություն շատ բարձր արագությամբ փոխանցելու հնարավորությունը: Այսօր լազերային կապի գծերը կարող են ապահովել տեղեկատվության փոխանցում մինչև 102 Գբիթ/վ և ավելի արագությամբ: Ալիքների ժամանակի մուլտիպլեքսով հնարավոր է ստանալ ավելի քան 100 ԳՀց զարկերակային հաճախականություն բազմալիք կապի գծում, որը գերազանցում է այսօր օգտագործվող ռադիոհաճախականության սպեկտրի ողջ տիրույթը:

Տեղեկատվության փոխանցման գաղտնիությունը և կազմակերպված միջամտությունից պաշտպանվածությունը (հաղորդող և ընդունող ալեհավաքների շատ նեղ ուղղորդված օրինաչափությունների պատճառով, որոնք աղեղային վայրկյանների միավոր են):

Սակայն կան նաև թերություններ, որոնցից հիմնականներն են՝ աշխատանքի կախվածությունը եղանակային պայմաններից և լուսային ուղեցույցների (քվարց, ապակե մանրաթելեր) օգտագործման անհրաժեշտությունը։

Լազերային կապի համակարգերի իրական հեռանկարներ են բացվում «ISZ-AIS» տիեզերական կապի համակարգերում՝ մթնոլորտի բացակայության պատճառով։ Նման համակարգերում ցածր ուղեծրով տիեզերանավերի լայնաշերտ և նեղ շղթայի տեղեկատվությունը լազերային կապի գծերի միջոցով կփոխանցվի անշարժ արբանյակներին, իսկ դրանցից՝ վերգետնյա կայաններին: Մեծ նշանակություն կունենան արբանյակային կապի համակարգերը «Երկիր-Երկիր» արբանյակային ռելեի միջոցով լազերային կապի գծերով։

Հաշվարկները ցույց են տալիս, որ նման կապի ալիքում հնարավոր է Մարսի տարածաշրջանից ավելի քան 1 Մբիթ/վրկ տեղեկատվության փոխանցման արագություն։ Համեմատության համար կարելի է ասել, որ Մարսի տարածաշրջանում տիեզերանավերի հետ կապի համար գոյություն ունեցող հեռաչափական ռադիոհղումներում տեղեկատվության փոխանցման արագությունը չի գերազանցում 10 բիթ/վրկ-ը։

Նախքան տիեզերական հաղորդակցության համակարգի ընտրության հարցը քննարկելը, եկեք գնահատենք օգտագործվող համակարգերի առավելություններն ու թերությունները.

ուղղակի հայտնաբերմամբ (նկ. 8, ա);

հետերոդինային ընդունիչով (նկ. 8, բ):

Բրինձ. 8

Նշենք, որ երկու համակարգերի աղմուկի իմունիտետը մոտավորապես նույնն է, և նույն հաճախականության և լազերային տեխնոլոգիայի զարգացման նույն մակարդակի համար առաջին համակարգն ունի հստակ առավելություններ, որոնք հետևյալն են.

Ունի ավելի պարզ ընդունող սարք;

Անզգայուն է Դոպլերի հաճախականության տեղաշարժի նկատմամբ, որը վերացնում է ընդունիչում ազդանշանի հաճախականությամբ որոնելու անհրաժեշտությունը (ինչպես երկրորդ համակարգում է);

Անզգայուն է ազդանշանի ալիքի աղավաղման նկատմամբ (առաջացել է տուրբուլենտ մթնոլորտում), ուստի հնարավոր են պարզ գետնին ալեհավաքներ մեծ բացվածքներով: Հետերոդինային ընդունիչում մթնոլորտային տուրբուլենտությունը սահմանափակում է ընդունող ալեհավաքի չափը, և դրա (ալեհավաքի տարածքը) մեծացնելու համար անհրաժեշտ է կիրառել. ալեհավաքի զանգված, որը բաղկացած է բազմաթիվ ալեհավաքներից՝ ելքային ազդանշաններ ավելացնելու սարքով.

Այն ունի ընդունիչ ալեհավաք, որը չի պահանջում բարձր օպտիկական որակ, ինչը հնարավորություն է տալիս ավելի թեթև և էժան օդային ալեհավաքներ տեղադրել;

Թույլ է տալիս ավելին արդյունավետ մեթոդներհաղորդող և ընդունող ալեհավաքների փոխադարձ ուղղորդում (համեմատած երկրորդ համակարգում միաստիճան ռաստերային սկանավորման հետ):

Հետերոդինային ընդունիչ ունեցող համակարգերի միակ առավելությունը ստացողի մեջ ֆոնի ավելի արդյունավետ ճնշումն է (նախկինի համեմատ):

Եկեք վերլուծենք լազերների հաճախականության համապատասխանությունըտիեզերական հաղորդակցությունների համար.

Հաղորդակցության երկար տիրույթի պատճառով պահանջվում են ֆրակցիաներից մինչև միավոր վտ միջին հզորություն ունեցող հաղորդիչներ: Ընդունելի արդյունավետությամբ նման լազերները հասանելի են երեք հիմնական տիրույթում.

10 μm - CO 2 գազի լազեր = 10,6 մկմ, մեկ ռեժիմով P = 1 W = 10%, t slave = 10 հազար ժամ շարունակական աշխատանք (հարմար է ինքնաթիռի սարքավորումների համար և բարձր հաճախականության կայունության շնորհիվ այն բավականին կարող է աշխատել հետերոդինային ընդունիչով համակարգում);

1 մկմ - պինդ վիճակի լազեր իտրիում-ալյումինե նռնաքարի վրա (YAG) ակտիվացված նեոդիմով (J-Al/Nd) = 1,06 մկմ, = 1,5 2%, P max = n0,1 Վտ (նման լազերը կարող է հաջողությամբ աշխատել ստացիոնարի վրա: արբանյակներ, քանի որ մղումն իրականացվում է LED զանգվածներով կամ արևային պոմպային սարքերով: արեւային էներգիաօպտիկական ֆիլտրի միջոցով պոմպի էներգիան կենտրոնացնում է լազերային ձողի վրա՝ ապահովելով դրա գրգռումը: Կալիում-ռուբիդիումի պոմպի լամպերը ապահովում են ստրուկ մինչև 5 հազար ժամ = 10%: Արդյունք = 10 LED-ներն ունեն ավելի երկար կյանք, բայց դրանց հզորությունը ցածր է, և, հետևաբար, դրանք հարմար են միայն մինչև 0,1 Վտ հզորությամբ ցածր էներգիայի հաղորդիչների համար;

0,5 մկմ - խոստումնալից Nd:YAG լազերը, որն աշխատում է հաճախականության կրկնապատկման ռեժիմում = 0,53 մկմ (վառ կանաչ), միասնությանը մոտ փոխարկիչի արդյունավետությամբ, այստեղ խոստումնալից է:

Ցածր արագությամբ լազերային հաղորդակցության գծերի համար խոստումնալից են իմպուլսային մետաղական գոլորշի գազի լազերները: Իմպուլսային ռեժիմում պղնձի գոլորշի լազերը ունի = 0,5106 և 0,5782 մկմ և = = 5% (Q-switched ռեժիմում) մեկ վտ միջին հզորությամբ:

Այս երեք միջակայքում սարքավորումների ստացման հնարավորությունները հետևյալն են.

10,6 մկմ - կան բարձր քվանտային արդյունավետությամբ ֆոտոդետեկտորներ (40-50%), երբ սառչում են մինչև 77-100 Կ, բայց քանի որ ֆոտոդետեկտորները չունեն ներքին ուժեղացում, դրանք հարմար չեն ուղղակի հայտնաբերման համակարգերի համար.

1,06 մկմ - PMT-ները կամ ավալանշային ֆոտոդիոդները կարող են օգտագործվել ուղղակի հայտնաբերման համակարգերի համար: Բայց PMT քվանտային արդյունավետությունը այս ալիքի երկարության դեպքում ընդամենը 0,008 է, ուստի այս միջակայքը զգալիորեն զիջում է առաջինին.

Պարզվում է, որ 0,53 մկմ-ն ավելի ընդունելի միջակայք է ուղղակի հայտնաբերման ռեժիմում, քանի որ դրա կատարողականը PMT-ի արդյունավետության բարձրացման շնորհիվ զգալիորեն ավելի բարձր է:

Այսպիսով, կան երկու տիեզերական հաղորդակցության համակարգեր.

0,53 մկմ ալիքի երկարությամբ ազդանշանի ուղղակի հայտնաբերմամբ;

Հետերոդինային ընդունիչով IR միջակայքում 10,6 մկմ:

Ավելին, = 10,6 մկմ համակարգն ունի.

Ավելին ցածր մակարդակքվանտային աղմուկ (քանի որ քվանտային աղմուկի սպեկտրային խտությունը համաչափ է hf-ի արժեքին, ապա = 10,6 մկմ-ով այն 20 անգամ փոքր է, քան = 0,53 մկմ-ով);

Լազերային հաղորդիչի արդյունավետությունը = 10,6 մկմ միջակայքում ավելի բարձր է, քան = 0,53 մկմ:

Համակարգի առաջին երկու հատկությունները թույլ են տալիս օգտագործել ավելի լայն հաղորդիչ ճառագայթման օրինաչափություններ՝ համեմատած տեսանելի գոտիների համակարգի հետ, ինչը հեշտացնում է ուղղորդման համակարգը:

Այստեղ թերությունները նույնն են, ինչ հետերոդին մեթոդը:

Տեսանելի միջակայքի համակարգը = 0,53 մկմ, ունենալով քվանտային աղմուկի ավելի բարձր մակարդակ, հաղորդիչի ավելի ցածր արդյունավետություն, կարող է զգալիորեն կրճատել հաղորդող ալեհավաքի RP-ները: Այսպիսով, եթե հաղորդիչ ալեհավաքների բացվածքները նույնն են (at = 0,53 և 10,6 մկմ), ապա = 0,53 մկմ հաղորդիչ ալեհավաքը կունենա 400 անգամ ավելի մեծ օգուտ, քան = 10,6 մկմ, ինչը մարժայով փոխհատուցում է նշված թերությունները: վերևում: Հաղորդող ալեհավաքների ավելի նեղ ճառագայթները բարդացնում են փոխանցող և ընդունող ալեհավաքների փոխադարձ ուղղորդման համակարգը, այնուամենայնիվ, արդյունավետ բազմաստիճան որոնման մեթոդների օգտագործումը կարող է զգալիորեն նվազեցնել հաղորդակցության մեջ մտնելու ժամանակը: Ավելին, հետերոդինային ընդունիչում ազդանշան փնտրելիս հնարավոր է միայն պարզ ռաստերային սկանավորում, և որոնման ժամանակը զգալիորեն ավելանում է ազդանշանի հաճախականությամբ միաժամանակ որոնելու անհրաժեշտության պատճառով:

Տեսանելի տիրույթի ալեհավաքի կարևոր առավելությունը կառուցելու ունակությունն է արբանյակային համակարգբազմակի մուտքի հաղորդակցություն: Այս դեպքում արբանյակային-RRS-ի վրա տեղադրվում են մի քանի (ըստ կապի գծերի քանակի) պարզ ուղղակի հայտնաբերման ընդունիչներ: 10,6 մկմ տիրույթում գտնվող համակարգերի համար դա գործնականում անհնար է մեծածավալ ֆոտոխառնիչով հովացման սարքերով հետերոդինային ընդունիչների բարդության պատճառով:

Այսպիսով, ըստ առկա տեխնիկական մակարդակի, ուղղակի հայտնաբերման համակարգերը (= 0,53 մկմ) ունեն զգալի առավելություններ.

մթնոլորտի միջոցով խոր տիեզերական հաղորդակցության համար «KA-Earth»;

բազմակի մուտքով արբանյակային համակարգի համար:

Արբանյակային կապի համակարգի համար, երբ արհեստական ​​արբանյակային կրկնվողի ընդունող (կամ հաղորդող) ճառագայթը «փոխանցվում է» մեկ բաժանորդից մյուսին` համաձայն ծրագրի, բարձր թողունակությամբ = 0,53 և 10,6 մկմ կապի համակարգը ունի համեմատելի բնութագրեր. տեղեկատվության փոխանցման արագությունը մինչև մի քանի հարյուր մեգաբիթ վայրկյանում: Տեղեկատվության փոխանցման ավելի բարձր արագություն (ավելի քան 10 Գբիտ/վ) = 10,6 մկմ համակարգում դժվար է իրականացնել, մինչդեռ տեսանելի տիրույթում դրանք պարզապես կարող են տրամադրվել ալիքների ժամանակային մուլտիպլեքսավորման պատճառով:

Երեք համաժամանակյա արբանյակների կապի համակարգի ներդրման օրինակ (նկ. 9).

հաղորդիչի ալիքի երկարությունը = 0,53 մկմ (ուղիղ հայտնաբերում);

մոդուլյացիան իրականացվում է էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորի միջոցով, իսկ մոդուլյացիայի ազդանշանը միկրոալիքային ենթափոխադրող է՝ m = 3 ԳՀց կենտրոնական հաճախականությամբ և կողային գոտի՝ min = 2,5 10 9 մինչև առավելագույնը = 3,5 10 9 Հց (այսինքն = 10 9 Հց) ;

Բրինձ. 9

էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորը (բյուրեղյա) գործում է լայնակի ռեժիմում էլեկտրաօպտիկական գործակից r 4·10 -11 միկրոալիքային դիէլեկտրական հաստատուն = 55 0: Մոդուլյացիայի առավելագույն խորությունը - Г m = /3;

համադրող և ընդունող ոսպնյակներ ունեն 10 սմ չափսեր;

PMT-ին հաջորդող ուժեղացուցիչի ելքում ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը 10 է

Եկեք որոշենք աղբյուրի ընդհանուր հզորությունը ուղղակի ընթացիկ, որով արբանյակը պետք է սարքավորված լինի նախագծային առաջադրանքի պահանջները բավարարելու համար (նախ որոշում ենք փոխանցվող ճառագայթման օպտիկական հզորության մակարդակը, այնուհետև շահագործման համար անհրաժեշտ մոդուլյացիայի հզորությունը):

ԼուծումՍինխրոն արբանյակն ունի 24 ժամ ուղեծրային ժամանակաշրջան: Երկրից արբանյակ հեռավորությունը որոշվում է կենտրոնախույս և գրավիտացիոն ուժերի հավասարությունից

mV 2 /R ES \u003d մգ (R Earth) 2 / (R ES) 2,

որտեղ V-ը արբանյակի արագությունն է. m-ը դրա զանգվածն է; g - գրավիտացիոն արագացում Երկրի մակերեսին մոտ; R ES - հեռավորությունը Երկրի կենտրոնից մինչև արբանյակ; R Earth - Երկրի շառավիղը:

Սինխրոն ուղեծրի ռոտացիայի հաճախականությունը (24 ժամ) թույլ է տալիս որոշել

V/R ES = 2/(246060), ապա R ES = 42,222 կմ:

R = 73 12 կմ արբանյակների միջև հեռավորությունը 120 O հեռավորության վրա: Եթե P T հզորությամբ օպտիկական ազդանշանը փոխանցվում է T պինդ անկյան տակ, և ստացված բացվածքն ապահովում է ամուր անկյուն R, ապա ստացված հզորությունը

P R = P T (R / T):

Հաղորդվող օպտիկական ճառագայթը (նկ. 35) ցրվում է ճառագայթի շեղման անկյան հետ, որը կապված է ճառագայթի նվազագույն շառավիղ 0-ի հետ արտահայտությամբ.

ճառագայթ = / 0:

Համապատասխան պինդ անկյուն T = (ճառագայթ) 2:

Եթե ​​վերցնենք 0, որը հավասար է հաղորդող ոսպնյակի d t շառավղին, ապա

Ստացողի ամուր անկյունը հավասար է

R \u003d d 2 R / R 2,

R-ը հաղորդիչի և ստացողի միջև հեռավորությունն է:

(42), (44), (45)-ից ունենք

P T = P R R 22 / 22 T 2 R:

Եկեք գրենք ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը PMT ելքի վրա, որն աշխատում է քվանտային սահմանափակման ռեժիմում (այսինքն, երբ աղմուկի հիմնական աղբյուրը հենց ազդանշանի կրակոցի աղմուկն է).

s / w \u003d 2 (P R e / h) 2 G 2 / G 2 ei d \u003d P R / h,

որտեղ P R-ը օպտիկական հզորությունն է, G-ն ընթացիկ շահույթն է, i d-ը մութ հոսանքն է: = 0,53 մկմ, = 0,2 - հզորության փոխակերպման արդյունավետություն, = 10 9 Հց s/w = 10 3 մենք ստանում ենք P R 2·10 -6: Այս դեպքում R = 7,5·10 4 մ-ում (46)-ին համապատասխան պահանջվող հզորությունը կլինի Р t 3 Վտ:

E. N. Chepusov, S. G. Sharonin

Այսօր անհնար է պատկերացնել մեր կյանքը առանց համակարգիչների և դրանց վրա հիմնված ցանցերի։ Մարդկությունը գտնվում է նոր աշխարհի շեմին, որտեղ կստեղծվի միասնական տեղեկատվական տարածք։ Այս աշխարհում հաղորդակցությունն այլևս չի սահմանափակվի ֆիզիկական սահմաններով, ժամանակով կամ հեռավորությամբ:

Այժմ ամբողջ աշխարհում կան հսկայական թվով ցանցեր, որոնք կատարում են տարբեր գործառույթներև շատ տարբեր խնդիրների լուծում: Վաղ թե ուշ, բայց միշտ գալիս է մի պահ, երբ ցանցի թողունակությունը սպառվում է, և անհրաժեշտ է կապի նոր գծեր անցկացնել։ Շենքի ներսում դա համեմատաբար հեշտ է անել, բայց արդեն երբ երկու հարևան շենքերը միացված են, դժվարություններ են սկսվում։ Աշխատանքներ իրականացնելու համար պահանջվում են հատուկ թույլտվություններ, հաստատումներ, լիցենզիաներ, ինչպես նաև մի շարք համալիրների կատարում տեխնիկական պահանջներհող կամ կոյուղի կառավարող կազմակերպությունների ֆինանսական զգալի պահանջների բավարարում: Որպես կանոն, անմիջապես պարզվում է, որ երկու շենքերի միջև ամենակարճ ճանապարհը ուղիղ գիծ չէ։ Եվ ամենևին էլ պարտադիր չէ, որ այս ճանապարհի երկարությունը համեմատելի լինի այս շենքերի միջև եղած հեռավորության հետ։

Իհարկե, բոլորը գիտեն անլար լուծում, որը հիմնված է տարբեր ռադիոսարքավորումների վրա (ռադիո մոդեմներ, ցածր ալիքով ռադիոռելեային գծեր, միկրոալիքային թվային հաղորդիչներ): Բայց բարդությունը չի նվազում։ Օդը գերհագեցած է, և ռադիոսարքավորումներից օգտվելու թույլտվություն ստանալը շատ դժվար է, իսկ երբեմն նույնիսկ անհնար է։ Եվ այս սարքավորումների թողունակությունը զգալիորեն կախված է դրա արժեքից:

Մենք առաջարկում ենք օգտվել նոր տնտեսական տեսակից անլար կապ, որը առաջացել է բոլորովին վերջերս՝ լազերային հաղորդակցություն։ Այս տեխնոլոգիան առավել զարգացած է եղել ԱՄՆ-ում, որտեղ այն մշակվել է։ Լազերային հաղորդակցությունը ծախսարդյունավետ լուծում է տալիս հուսալի, բարձր արագությամբ կարճ հեռահարության (1,2 կմ) կապի խնդրին, որը կարող է առաջանալ շենքերի միջև հեռահաղորդակցության համակարգերը միացնելիս: Դրա օգտագործումը թույլ կտա ինտեգրվել տեղական ցանցերգլոբալ, միմյանցից հեռու գտնվող տեղական ցանցերի ինտեգրում, ինչպես նաև թվային հեռախոսակապի կարիքների ապահովում: Լազերային հաղորդակցությունն աջակցում է այդ նպատակների համար անհրաժեշտ բոլոր ինտերֆեյսներին՝ RS-232-ից մինչև բանկոմատ:

Ինչպե՞ս է իրականացվում լազերային հաղորդակցությունը:

Լազերային հաղորդակցությունը, ի տարբերություն GSM կապի, հնարավորություն է տալիս կետ առ կետ կապեր կատարել մինչև 155 Մբիթ/վրկ տեղեկատվության փոխանցման արագությամբ: Համակարգչային և հեռախոսային ցանցերում լազերային հաղորդակցությունն ապահովում է տեղեկատվության փոխանակումը լրիվ դուպլեքս ռեժիմում։ Այն ծրագրերի համար, որոնք չեն պահանջում փոխանցման բարձր արագություն (օրինակ, տեխնոլոգիական և CCTV համակարգերում տեսա և հսկիչ ազդանշանների փոխանցման համար), կա հատուկ ծախսարդյունավետ լուծում կիսադուպլեքս փոխանակմամբ: Երբ պահանջվում է միավորել ոչ միայն համակարգչային, այլև հեռախոսային ցանցերը, լազերային սարքերի մոդելները ներկառուցված մուլտիպլեքսորով կարող են օգտագործվել LAN երթևեկության և թվային բազմաբնույթ հեռախոսային հոսքերի միաժամանակ փոխանցման համար (E1 / PCM30):

Լազերային սարքերը կարող են փոխանցել ցանցի ցանկացած հոսք, որը մատակարարվում է նրանց՝ օգտագործելով մանրաթել կամ պղնձե մալուխ՝ առաջ և հակառակ ուղղություններով: Հաղորդիչը էլեկտրական ազդանշանները վերածում է մոդուլացված լազերային ճառագայթման ինֆրակարմիր տիրույթում 820 նմ ալիքի երկարությամբ և մինչև 40 մՎտ հզորությամբ: Լազերային հաղորդակցությունն օգտագործում է մթնոլորտը որպես տարածման միջոց: Այնուհետև լազերային ճառագայթը մտնում է ընդունիչ, որն ունի առավելագույն զգայունություն ճառագայթման ալիքի երկարության միջակայքում։ Ստացողը փոխակերպում է լազերային ճառագայթումը օգտագործվող էլեկտրական կամ օպտիկական ինտերֆեյսի ազդանշանների: Այսպես է իրականացվում հաղորդակցությունը լազերային համակարգերի միջոցով։

Ընտանիքներ, մոդելներ և նրանց առանձնահատկությունները

Այս բաժնում մենք ցանկանում ենք ձեզ ներկայացնել ԱՄՆ-ում ամենատարածված լազերային համակարգերի երեք ընտանիքներին՝ LOO, OmniBeam 2000 և OmniBeam 4000 (Աղյուսակ 1): LOO ընտանիքը հիմնական է և թույլ է տալիս տվյալների փոխանցում և ձայնային հաղորդագրություններհեռավորությունները մինչև 1000 մ OmniBeam 2000 ընտանիքն ունի նմանատիպ հնարավորություններ, սակայն գործում է ավելի մեծ հեռավորության վրա (մինչև 1200 մ) և կարող է փոխանցել վիդեո պատկերներ և տվյալների և խոսքի համադրություն: OmniBeam 4000 ընտանիքը կարող է փոխանցել տվյալների գերարագ փոխանցում՝ 34-ից 52 Մբիթ/վրկ մինչև 1200 մ և 100-ից 155 Մբիթ/վ մինչև 1000 մ: Շուկայում կան լազերային համակարգերի այլ ընտանիքներ, բայց դրանք կամ ավելի կարճ տարածություն են ընդգրկում, կամ աջակցել ավելի քիչ արձանագրություններին:

Աղյուսակ 1.

Ընտանիքներից յուրաքանչյուրը ներառում է մի շարք մոդելներ, որոնք աջակցում են տարբեր կապի արձանագրություններին (Աղյուսակ 2): LOO ընտանիքը ներառում է տնտեսական մոդելներ, որոնք ապահովում են փոխանցման հեռավորություններ մինչև 200 մ (անվան վերջում «S» տառը):

Աղյուսակ 2.

Լազերային կապի սարքերի անկասկած առավելությունը նրանց համատեղելիությունն է տարբեր նպատակներով հեռահաղորդակցական սարքավորումների մեծ մասի հետ (հանգույցներ, երթուղիչներ, կրկնողիչներ, կամուրջներ, մուլտիպլեքսորներ և ավտոմատ հեռախոսային կայաններ):

Լազերային համակարգերի տեղադրում

Համակարգի ստեղծման կարևոր քայլը դրա տեղադրումն է: Փաստացի գործարկումը աննշան ժամանակ է պահանջում՝ համեմատած լազերային սարքավորումների տեղադրման և տեղադրման հետ, որը մի քանի ժամ է տևում, եթե այն կատարվի լավ պատրաստված և հագեցած մասնագետների կողմից: Միևնույն ժամանակ, համակարգի որակն ինքնին կախված կլինի այդ գործողությունների որակից: Ուստի, նախքան ներառման բնորոշ տարբերակներ ներկայացնելը, մենք կցանկանայինք որոշակի ուշադրություն դարձնել այս խնդիրներին:

Երբ դրսում տեղադրվում է, հաղորդիչները կարող են տեղադրվել տանիքների կամ պատերի մակերեսին: Լազերը տեղադրված է հատուկ կոշտ հենարանի վրա, սովորաբար մետաղական, որը ամրացված է շենքի պատին: Աջակցությունը նաև հնարավորություն է տալիս կարգավորել ճառագայթի թեքության անկյունը և ազիմուտը:

Այս դեպքում համակարգի տեղադրման և սպասարկման հեշտության համար դրա միացումն իրականացվում է միացման տուփերի (RK) միջոցով: Որպես միացնող մալուխներ, օպտիկական մանրաթելը սովորաբար օգտագործվում է տվյալների փոխանցման սխեմաների համար, իսկ պղնձե մալուխը հոսանքի և կառավարման սխեմաների համար: Եթե ​​սարքավորումը չունի տվյալների օպտիկական ինտերֆեյս, ապա կարող է օգտագործվել էլեկտրական ինտերֆեյսով կամ արտաքին օպտիկական մոդեմով մոդել:

Փոխանցիչի էլեկտրամատակարարման միավորը (PSU) միշտ տեղադրվում է ներսում և կարող է տեղադրվել պատի կամ դարակի վրա, որն օգտագործվում է LAN սարքավորումների կամ կառուցվածքային մալուխների բաշխման համար: Մոտակայքում կարող է տեղադրվել նաև կարգավիճակի մոնիտոր, որը ծառայում է OB2000 և OV4000 ընտանիքների հաղորդիչների աշխատանքի հեռակառավարման համար: Դրա օգտագործումը թույլ է տալիս ախտորոշել լազերային ալիքը, նշելով ազդանշանի արժեքը, ինչպես նաև շրջել ազդանշանը՝ այն ստուգելու համար:

Ներքին լազերային հաղորդիչները տեղադրելիս պետք է հիշել, որ ապակու միջով անցնելիս լազերային ճառագայթման հզորությունը նվազում է (առնվազն 4% յուրաքանչյուր ապակու վրա): Մեկ այլ խնդիր է ջրի կաթիլները, որոնք հոսում են ապակու արտաքին մասով, երբ անձրեւ է գալիս: Նրանք խաղում են ոսպնյակների դեր և կարող են հանգեցնել ճառագայթների ցրման: Այս ազդեցությունը նվազեցնելու համար խորհուրդ է տրվում սարքավորումը տեղադրել ապակու վերին մասի մոտ:

Բարձրորակ հաղորդակցություն ապահովելու համար անհրաժեշտ է հաշվի առնել որոշ հիմնական պահանջներ.

Դրանցից ամենագլխավորը, առանց որի հաղորդակցությունն անհնար կլինի, այն է, որ շենքերը պետք է լինեն տեսադաշտի սահմաններում, մինչդեռ ճառագայթի ճանապարհին չպետք է լինեն անթափանց խոչընդոտներ։ Բացի այդ, քանի որ ստացողի տարածքում լազերային ճառագայթը ունի 2 մ տրամագիծ, անհրաժեշտ է, որ հաղորդիչները լինեն հետիոտներից վերև, իսկ երթևեկությունը առնվազն 5 մ բարձրության վրա: Դա պայմանավորված է անվտանգության կանոններով: Տրանսպորտը նաև գազերի և փոշու աղբյուր է, որոնք ազդում են փոխանցման հուսալիության և որակի վրա: Ճառագայթը չպետք է տարածվի էլեկտրահաղորդման գծերի անմիջական հարևանությամբ կամ հատի դրանք: Պետք է հաշվի առնել ծառերի հնարավոր աճը, քամու պոռթկումների ժամանակ նրանց թագերի տեղաշարժը, ինչպես նաև տեղումների ազդեցությունը և թռչող թռչունների պատճառով հնարավոր անսարքությունները:

Հաղորդիչի ճիշտ ընտրությունը երաշխավորում է ալիքի կայուն աշխատանքը Ռուսաստանի կլիմայական պայմանների ողջ տիրույթում: Օրինակ, ճառագայթների մեծ տրամագծով կրճատվում է տեղումների հետ կապված խափանումների հավանականությունը:

Լազերային սարքավորումները էլեկտրամագնիսական ճառագայթման (EMR) աղբյուր չեն: Սակայն եթե այն տեղադրվի EMI ունեցող սարքերի մոտ, ապա լազերի էլեկտրոնային սարքավորումը կընդունի այդ ճառագայթումը, որը կարող է ազդանշանի փոփոխություն առաջացնել ինչպես ընդունիչում, այնպես էլ հաղորդիչում։ Դա կազդի կապի որակի վրա, ուստի խորհուրդ չի տրվում լազերային սարքավորումներ տեղադրել EMI աղբյուրների մոտ, ինչպիսիք են հզոր ռադիոկայանները, ալեհավաքները և այլն:

Լազեր տեղադրելիս ցանկալի է խուսափել լազերային հաղորդիչների կողմնորոշումից արևելք-արևմուտք, քանի որ տարին մի քանի օր արևի ճառագայթները կարող են արգելափակել լազերային ճառագայթումը մի քանի րոպեով, և փոխանցումը անհնարին կդառնա նույնիսկ հատուկ օպտիկական զտիչներով: ընդունիչի մեջ։ Իմանալով, թե ինչպես է արևը շարժվում երկնքով որոշակի տարածքում, դուք հեշտությամբ կարող եք լուծել այս խնդիրը:

Թրթռումը կարող է առաջացնել լազերային հաղորդիչի տեղաշարժը: Դրանից խուսափելու համար խորհուրդ չի տրվում լազերային համակարգեր տեղադրել շարժիչների, կոմպրեսորների և այլնի մոտ։

Նկար 1. Լազերային փոխանցիչների տեղադրում և միացում:

Միացնելու մի քանի տիպիկ եղանակներ

Լազերային հաղորդակցությունը կօգնի լուծել կետից կետ կապի կարճ հեռահարության խնդիրը: Որպես օրինակ՝ դիտարկեք մի քանի բնորոշ տարբերակներ կամ ընդգրկման մեթոդներ: Այսպիսով, դուք ունեք կենտրոնական գրասենյակ (CO) և մասնաճյուղ (F), որոնցից յուրաքանչյուրն ունի համակարգչային ցանց:

Նկար 2-ը ցույց է տալիս կապի ալիքի կազմակերպման տարբերակ այն դեպքի համար, երբ պահանջվում է միավորել F-ը և CO-ն՝ օգտագործելով Ethernet-ը որպես ցանցի արձանագրություն և կոաքսիալ մալուխը (հաստ կամ բարակ) որպես ֆիզիկական միջավայր: CO-ն հյուրընկալում է LAN սերվերին, իսկ համակարգիչը հոսթինգում է այն համակարգիչները, որոնք պետք է միացված լինեն այս սերվերին: Լազերային համակարգերի օգնությամբ, օրինակ՝ LOO-28/LOO-28S կամ OB2000E մոդելները, կարող եք հեշտությամբ լուծել այս խնդիրը։ Կամուրջը տեղադրված է CO-ում, իսկ կրկնիչը՝ F-ում: Եթե կամուրջը կամ կրկնիչը օպտիկական ինտերֆեյս ունի, ապա օպտիկական մինիմոդեմ չի պահանջվում: Լազերային հաղորդիչները միացված են երկակի օպտիկական մանրաթելերի միջոցով: LOO-28S մոդելը թույլ կտա շփվել մինչև 213 մ հեռավորության վրա, իսկ LOO-28-ը՝ մինչև 1000 մ՝ 3 մռադ «վստահ» ընդունման անկյունով: OB2000E մոդելը ընդգրկում է մինչև 1200 մ հեռավորություն 5 մռադ «լավ» ընդունման անկյան տակ: Այս բոլոր մոդելներն աշխատում են լրիվ դուպլեքս ռեժիմով և ապահովում են 10 Մբիթ/վրկ փոխանցման արագություն:

Նկար 2. Հեռավոր Ethernet LAN հատվածի միացում, որը հիմնված է կոաքսիալ մալուխի վրա:

Նմանատիպ տարբերակ երկու Ethernet ցանցերի համատեղման համար, որոնք օգտագործվում են որպես ֆիզիկական միջավայր ոլորված զույգ(10BaseT) ներկայացված է Նկար 3-ում: Դրա տարբերությունը կայանում է նրանում, որ կամրջի և կրկնվողի փոխարեն օգտագործվում են հանգույցներ, որոնք ունեն անհրաժեշտ թվով 10BaseT միակցիչներ և մեկ AUI կամ FOIRL ինտերֆեյս լազերային փոխանցիչների միացման համար: Այս դեպքում անհրաժեշտ է տեղադրել լազերային հաղորդիչ LOO-38 կամ LOO-38S, որն ապահովում է անհրաժեշտ փոխանցման արագությունը լրիվ դուպլեքս ռեժիմում։ LOO-38 մոդելը կարող է հաղորդակցվել մինչև 1000 մ, իսկ LOO-38S-ը մինչև 213 մ:

Նկար 3. Հեռավոր ոլորված զույգ Ethernet LAN հատվածի միացում:

Նկար 4-ը ցույց է տալիս տվյալների համակցված փոխանցման տարբերակ երկու LAN-երի (Ethernet) և բազմահեռարձակվող թվային հոսքի E1 (PCM30) երկու PBX-ների միջև (CO և F-ով): Այս խնդիրը լուծելու համար հարմար է OB2846 մոդելը, որն ապահովում է տվյալների և ձայնի փոխանցում 12 (10 + 2) Մբիթ/վ արագությամբ մինչև 1200 մ 75 օհմ կոաքսիալ մալուխի միջոցով BNC միակցիչի միջոցով: Հարկ է նշել, որ տվյալների և խոսքի հոսքերի մուլտիպլեքսավորումը չի պահանջում լրացուցիչ սարքավորումներև իրականացվում է հաղորդիչների կողմից՝ առանց կրճատելու թողունակություննրանցից յուրաքանչյուրն առանձին:

Նկար 4. Համակարգչային և հեռախոսային ցանցերի միավորում:

Երկու LAN-երի միջև գերարագ տվյալների փոխանցման մարմնացում (LAN «A»՝ CO-ում և LAN «B»՝ F-ում)՝ օգտագործելով բանկոմատների անջատիչներ և լազերային հաղորդիչներ, ներկայացված է Նկար 5-ում: OB4000 մոդելը կլուծի բարձր մակարդակի խնդիրը: արագացնել կարճ հեռահարության հաղորդակցությունը օպտիմալ ձևով: Դուք կկարողանաք E3, OS1, SONET1 և ATM52 հոսքեր փոխանցել պահանջվող արագությամբ մինչև 1200 մ հեռավորության վրա և 100 Base-VG կամ VG ANYLAN (802.12), 100 Base-FX կամ Fast Ethernet (802.3), FDDI, TAXI 100/ 140, OC3, SONET3 և ATM155 մինչև 1000 մ պահանջվող արագություններով: Հաղորդվող տվյալները փոխանցվում են լազերային հաղորդիչին, օգտագործելով ստանդարտ երկակի օպտիկական մանրաթել, որը միացված է SMA միակցիչի միջոցով:

Գծապատկեր 5. Բարձր արագությամբ հեռահաղորդակցության ցանցերի ագրեգացիա:

Բերված օրինակները սպառիչ չեն։ տարբերակներըլազերային սարքավորումների օգտագործումը.

Ի՞նչն է ավելի շահավետ:

Փորձենք որոշել լազերային հաղորդակցության տեղը այլ լարերի և անլար լուծումներ, հակիրճ գնահատելով դրանց առավելություններն ու թերությունները (Աղյուսակ 3):

Աղյուսակ 3

Ալեքսանդր Լոբինսկի

«SR»-ի վերջին համարում փորձեցինք նորությունները «քննարկումներով ու մեկնաբանություններով» ներկայացնելու նոր մեթոդ, և կարծես թե մեր ընթերցողներին դուր եկավ ձեռնարկումը։ Այս անգամ, ZDNet տխրահռչակ լրատվական պորտալում հրապարակված նյութը, որը նվիրված է լազերային կապի համակարգերին, կրկին հայտնվում է ուշադրության տակ։ Եվ այս թեմայի շուրջ իր մտքերով ձեզ հետ կիսվում է բելառուսական Belana ընկերության մասնագետը։

հրապարակումը ZDNet-ում.

Լազերները լուծում են թողունակության խնդիրը

Հեռահաղորդակցության օպերատորները և սարքավորումներ արտադրողները արդեն մի քանի ամիս է, ինչ փորձարկում են ձեռնարկությունների տվյալների գերարագ տեխնոլոգիան, որը կոչվում է «բաց տիեզերական լազերներ» կամ «օպտիկական անլար հաղորդակցություն», որը մինչև վերջերս տեսական բանավեճերի, հետազոտական ​​և փորձնական նախագծերի առարկա էր:
Terabeam-ը և FSONA Communications-ը նախատեսում են մոտ ապագայում ներկայացնել այս տեխնոլոգիայի վրա հիմնված առաջին կոմերցիոն ապրանքներն ու ծառայությունները: «Արդեն պարզ է, որ այն պատրաստ է լայն օգտագործման», - ասում է հեռահաղորդակցության ոլորտի անկախ վերլուծաբան Ջեֆ Քագանը: «Ժամանակն է այն շուկա տանել և տեսնել, թե ինչպես է այն դուրս գալու: Պարզ է, որ այն առանց խնդիրների չի լինի: Բայց եթե այն աշխատի, դա մեծ հաջողություն է»:

Անտեսանելի օպտիկական տիրույթի լազերներն անվնաս են մարդու աչքի համար և ապահովում են գերարագ ինտերնետ հասանելիություն և կորպորատիվ ցանցեր գրասենյակի պատուհանով անցնող ճառագայթի միջոցով:
Այս տեխնոլոգիան ապահովում է ավելի արագ կատարում, քան գոյություն ունեցող անլար ցանցերը և ավելի էժան է, քան օպտիկամանրաթելային համակարգը, որը պահանջում է մալուխներ անցկացնել փողոցներով: Լազերները կարող են լուծել հեռահաղորդակցության արդյունաբերության առջեւ ծառացած կարեւոր խնդիրը.

Եթե ​​մեծ համազգային ցանցեր արդեն կան, ապա ներքաղաքային ցանցերի կառուցումն ու արդիականացումը նոր է սկսվում։ Արդյունքում, բիզնեսները հաճախ ստիպված են լինում ամիսներ սպասել, որպեսզի ապահովեն ինտերնետ հասանելիություն կամ կապ հեռավոր գրասենյակի հետ: Այնուամենայնիվ, լազերային տեխնոլոգիայի հաջողությունը ոչ մի կերպ երաշխավորված չէ: Նախ, լազերային ճառագայթի վրա ազդում է խիտ մառախուղը, որը կարող է խանգարել տարածմանը և նվազեցնել կապի հուսալիությունը: Բացի այդ, վերլուծաբաններն ասում են, որ լազերային հաղորդակցությունը կբախվի այնպիսի դժվարությունների, ինչպիսիք են շուկայական թերահավատությունը դրա նկատմամբ և սահմանափակ շրջանակ՝ համեմատած ֆիքսված ռադիոկապի և ուղիղ օպտիկամանրաթելային ալիքների հետ։

վտանգավոր մրցակից

Եվ այնուամենայնիվ, լազերային տեխնոլոգիայով աշխատող ընկերությունների ղեկավարները հավատում են տվյալների փոխանցման այլընտրանքային միջոցների հետ մրցակցելու դրա պատրաստակամությանը։ «Մենք զգում ենք, որ ժամանակն է շուկա դուրս գալու», - ասում է Terabeam-ի գործադիր տնօրեն Դեն Հեսսեն, ով թողել է բարձր վարձատրվող աշխատանքը AT&T Wireless-ում՝ ղեկավարելու լազերային ընկերություն: Terabeam-ը Սիեթլում առաջարկում է մինչև 1 Գբիտ/վ արագությամբ տվյալների հղումներ և պատրաստվում է գալիք ամսվա ընթացքում լայնածավալ մարքեթինգային արշավ սկսել: Terabeam-ը սպասարկում է երկու տեղական հաճախորդների՝ թվային գովազդային գործակալությանը Avenue A-ին և Simpson Investment-ին, որոնց երրորդը կմիանա առաջիկա օրերին: Մինչեւ տարեվերջ նախատեսվում է սկսել ծառայությունների ներդրումը ԱՄՆ եւս հինգ քաղաքներում։ «Մյուս տեխնոլոգիաները պահանջում են երկարատև թույլտվություններ և մալուխներ:

Մենք կարող ենք օպտիկական ազդանշան ուղարկել անմիջապես պատուհանից, որը սովորաբար փոխանցվում է հաստ մալուխների միջոցով։ Մենք մեր տեխնոլոգիան տեսնում ենք որպես օպտիկամանրաթելային համակարգի ընդլայնում»,- ասում է Հեսսեն:
Ընկերության ռազմավարությունը տարբերվում է նրանով, որ նախատեսում է գործել և՛ որպես ծառայություններ մատուցող, և՛ որպես լազերային սարքավորումներ արտադրող։ AT&T-ն իր սկզբնական տարիներին հետևում էր նույն ռազմավարությանը որպես և՛ հեռահաղորդակցության օպերատոր, և՛ հեռախոսային սարքավորումներ արտադրող: Tera-beam-ը ապարատային համատեղ մշակման համաձայնագիր է ստորագրել Lucent Technologies-ի հետ: Lucent-ը պատկանում է Terabeam Labs-ի բաժնետոմսերի 30%-ին, ապարատային համատեղ ձեռնարկություն, որի ղեկավարները երազում են մի քանի տարի անց դուրս գալ և դառնալ ինքնուրույն ընկերություն: FSONA-ն նախատեսում է հաջորդ շաբաթ հայտարարել հեռահաղորդակցության օպերատորների համար առաջին լազերային արտադրանքի մասին:
Ապրիլին ընկերությունը կսկսի վաճառել իր SONAbeam 155-2 լազերային համակարգը, որը կարող է տվյալներ փոխանցել 155 Մբիթ/վ արագությամբ մինչև 2 կմ հեռավորության վրա, հաղորդման և ընդունման սարքավորումների համար $20,000 գնով։ «Մենք կգործարկենք օպտիկական անլար կապի առաջին զանգվածային արտադրանքը», - ասում է FSONA-ի գլխավոր ինժեներ Սթիվեն Մեչերլը: «Դա պետք է լինի այս տեխնոլոգիայի փորձաքարը»։
FSONA-ն վերջերս եռապատկել է իր արտադրական հզորությունը Վանկուվերում 27,000 քառակուսի ոտնաչափ տարածքով նոր օբյեկտով: մ.
Պլանավորելով հետագա ընդլայնումը՝ ընկերությունը նախնական բանակցություններ է վարել արտասահմանյան պոտենցիալ գործընկերների հետ։ Այս տարի այն մտադիր է թողարկել 155 Մբիթ/վրկ լազերային համակարգի ավելի էժան տարբերակը, որն աշխատում է ավելի կարճ հեռավորությունների վրա, ինչպես նաև 622 Մբիթ/վրկ թողունակությամբ համակարգ։

Շատ վերլուծաբաններ հավանություն են տալիս այս տեխնոլոգիայի արժանիքներին, բայց վստահ չեն դրա հուսալիությանը: FSONA-ն գնահատում է 99% աշխատաժամանակ, որը ցածր է հեռահաղորդակցության ոլորտի ստանդարտներով: Սակայն ընկերությունը մտադիր է առաջարկել լրացուցիչ ավելորդ համակարգեր՝ հուսալիությունը մինչև 99,9% հասցնելու համար։
Terabeam-ի ղեկավարները վստահ են, որ իրենց ցանցն ի վիճակի է ապահովելու 99,9% գործառնական արագություն, որը համարժեք է տարեկան մոտավորապես մեկ օրվա անգործության:
Լազերային տեխնոլոգիայի հնարավորություններն ու դրա հուսալիությունը բավական էին Լուսենտին հետաքրքրելու համար։ Avenue A-ն նույնպես գոհ է Terabeam-ի մինչ այժմ ծառայությունից, հատկապես նրանից, թե որքան արագ է ընկերությունը ստացել այն՝ համեմատած հեռախոսային ընկերությունների և ցանցային այլ ծառայությունների սպասման ժամանակի հետ, ինչպիսիք են WorldCom-ը և Sprint-ը: «Ալիքներին պետք է հավերժ սպասել»,- ասում է տնօրենը ինֆորմացիոն տեխնոլոգիա Avenue A Jamie Marra. «Երբ լսում եք 90-օրյա ժամկետի մասին, չեք ցանկանում օգտվել այս ծառայություններ մատուցողներից»: Փոխարենը Ա պողոտան թեքվեց դեպի Terabeam: «Այն պահից, երբ մենք հարցրինք՝ «Ի՞նչ կարող եք առաջարկել», մինչև տեղադրման ավարտը, ընդամենը երեք շաբաթ էր»,- ասում է Մարրան։ - «Մեզ սպասարկեցին արագ և հեռախոսային ընկերությունների գներին համադրելի գնով»։
Terabeam-ը և FSONA-ն միայնակ չեն հեռահաղորդակցության շուկան հետապնդելու հարցում: Լազերային կապի այլ ծառայություններ մատուցողներից են AirFiber-ը, որը համաձայնագրեր ունի Nortel Networks-ի, Optical Access (մանրամասն CP-ի նախորդ համարում - խմբ.) և LightPointe Communications-ի հետ:

Այս բոլոր ընկերությունները կարող են լուրջ սպառնալիք հանդիսանալ ֆիքսված ռադիո և gigabit Ethernet ծառայություններ մատուցողների համար: Լազերային ճառագայթն անմիջապես պատուհանով ճառագայթելու ունակությամբ՝ ծառայություններ մատուցողները կարող են վերացնել ՌԴ թանկարժեք լիցենզիաները և բանակցել անշարժ գույքի սեփականատերերի հետ տանիքի մուտքի իրավունքները: «Մրցակցային ազատության այս աստիճանը կարող է նյարդայնացնել Teligent-ին, Winstar-ին և ֆիքսված ռադիո ծառայություններ մատուցողներին», - ասում է Փեթ Բրոգանը, շուկայի հետազոտական ​​The Precursor Group ընկերության փոխտնօրենը:
Այս կարծիքը կիսում են այլ վերլուծաբաններ։ Նրանք ասում են, որ լազերային ցանցի տեխնոլոգիան կարող է հանրաճանաչ դառնալ, եթե այս առաջին հավելվածները հուսալի լինեն և գրավեն հաճախորդներին: «Եթե այս տեխնոլոգիան աշխատի այնպես, ինչպես խոստացել էր, այն կարող է լինել բակում», - ասում է Քագանը: - «Ամ բարձր արագություններտվյալների փոխանցում, տեղադրման կարճ ժամանակներ, թույլտվություններով զբաղվելու կարիք չկա, սա միանգամայն իրական է»:
Քորի Գրիս, ZDNet

Հոդվածի քննարկում՝ Velana մասնագետի կարծիք

«Լազերային ճառագայթով տեղեկատվություն փոխանցելու գաղափարը ամենևին էլ նոր չէ: 80-ականների վերջին, երբ դեռ դպրոցական էի, ես տեսա փորձնական գործարան BSUIR-ում (այն ժամանակ դեռ MRTI), որտեղ լազերային ճառագայթ էր օգտագործվում փոխանցելու համար: ձայն. Օգտագործման փորձեր նմանատիպ համակարգեր(այսպես կոչված «մթնոլորտային լազեր») տվյալների փոխանցման համար շարունակվում են այնքան ժամանակ, քանի դեռ կան տվյալների ցանցեր: Բազմաթիվ փորձերի արդյունքները, որոնցից մի քանիսը նույնիսկ ավարտվեցին կոմերցիոն արտադրանքի թողարկումով, շատ հակասական էին։ Փորձագետների և օգտատերերի կարծիքները բաժանվեցին.
Ոմանք պնդում են, որ «մթնոլորտային» տեխնոլոգիան շատ խոստումնալից է, բայց բարելավման կարիք ունի, մյուսներն ասում են, որ դա ժամանակի և փողի վատնում է։ Ահա թերահավատ վերաբերմունքի տիպիկ օրինակ. «Այո... Շատ լավ է, ալիքն իջավ:
Հնարավոր պատճառներ- քամին քշում է սաղարթը, մշուշը բակում (KRAZ-ը քշում էր պատուհանի տակ), անձրև, ձյուն, հավաքարարուհին երկար ժամանակ չէր լվանում պատուհանը, պատուհանից դուրս թռչող ինքնասպանը հատեց ճառագայթը :), պաստառը. կախված էր փողոցում, թռչունները թռչում են. Գերազանց, հուսալի հաղորդակցություն, ավելացնելու ոչինչ: Ես, խնդրում եմ, անցկացրեք մալուխը:

Բացի այդ, «անտեսանելի օպտիկական տիրույթի լազերներն անվնաս են մարդու աչքի համար» անհեթեթություն է։ Այն, որ աչքի կոնները չեն արձագանքում որոշակի հաճախականությունից ցածր ճառագայթմանը, չի նշանակում, որ աչքի հյուսվածքները չեն կլանում ճառագայթումը։
Ընդհակառակը, անտեսանելի ճառագայթումը վտանգավոր է, քանի որ որոշ ժամանակ է պահանջվում, մինչև մարդը զգա, որ ինչ-որ բան այն չէ: Դուք հեշտությամբ կարող եք կորցնել ձեր աչքերը: Ինչ վերաբերում է թյունինգին, ապա 100 մետր (10,000 սմ) հեռավորության վրա, 10/10,000 = 0,001 ռադ անկյունային շեղումը բավարար է ճառագայթը 10 սմ-ով շեղելու համար: Ես գաղափար չունեմ, թե ինչպես ապահովել նման կայունություն»։
Ներկայացված կարծիքը սկզբունքորեն զուրկ չէ տրամաբանությունից, ինչպես նաև այն լավատեսականը, որ ներկայացված է քննարկվող հոդվածում։
Այնուամենայնիվ, փորձենք պարզել այն: Այն փաստը, որ անլար օպտիկական համակարգերը դեռ զանգվածային ճանաչում չեն ստացել (թանկարժեք օպտիկամանրաթելային գծերի անցկացման անհրաժեշտության բացակայությունը դրանք դարձնում է շատ գրավիչ տնտեսական առումով) բացատրվում է մի շարք պատճառներով։ Փորձենք վերլուծել դրանք։

1. Դիտարկվող տեխնոլոգիան արդյունավետ է միայն մեծ հեռավորությունների վրա տվյալներ փոխանցելիս։ Փոքր հեռավորությունների վրա (տասնյակ մետր) օգտագործվում է ոչ ուղղորդված ինֆրակարմիր տեխնոլոգիա, այն էլ՝ շատ արդյունավետ։ Լազերային համակարգը նրան կորցնում է մեծության կարգով թե՛ ծախսերի, թե՛ ճկունության առումով։ Մեծ հեռավորությունների վրա լազերային տեխնոլոգիան դժվարություններ ունի տվյալների փոխանցման միջավայրի հետ կապված՝ մթնոլորտի հետ, որը, ցավոք, միշտ չէ, որ թափանցիկ է, հատկապես քաղաքային միջավայրում: Այս խնդրի հաղթահարումը լազերի հզորության բարձրացումն է։
Մի քանի տարի առաջ այս որոշումը հանգեցրեց այնպիսի սարքերի ստեղծմանը, որոնք շատ էներգիա էին ծախսում, մեծ ծախսեր էին պահանջում և նման էին «Աստղային պատերազմների» տուրբոլազերային հրացանների: Այսօր այս խնդիրը մեծ մասամբ լուծված է, քանի որ հորինվել են կոմպակտ, հզոր և էժան լազերային արտանետիչների նոր տեսակներ։

2. Ճառագայթը կարող է ընդհատվել բոլոր տեսակի շարժվող առարկաներով, ինչպիսիք են՝ թռչունները, ցածր թռչող ինքնաթիռները, տերևները, կաթիլները և այլն: Ցանցային տեխնոլոգիաների արշալույսին ճառագայթի նույնիսկ կարճատև ընդհատումը առաջացրեց տվյալների փոխանցման ալիքի ընդմիջում, ինչը նպաստեց լազերային հաղորդակցություններին «չափազանց անկայուն» կոչմանը շնորհելուն։ Լուսադեմին, բայց ոչ այսօր։
Այդ ժամանակից ի վեր, անլար կապի համար մշակվել են կապի շերտի արձանագրությունների մի ամբողջ շարք, որոնք ունակ են ավտոմատ կերպով վերականգնել կապը վայրկենական ընդհատումից հետո: Իսկ տվյալների հոսքերի շարունակականությունն ապահովված է արձանագրություններով ավելի քան բարձր մակարդակ(օրինակ՝ TCP/IP):
Այսպիսով, լազերային հաղորդակցության անկայունության մասին առասպելը այսօր կարելի է հերքել։

3. Լազերային կապի համակարգը դժվար է կարգավորել: Իրոք, մի քանի միլիմետր (կամ նույնիսկ միլիմետրի մասնաբաժիններ) ճառագայթի տրամագծով լույսի կետի տատանումները մի քանի սանտիմետր ամպլիտուդով կարող են լրջորեն բարդացնել ընդունիչին ուղղված ուղղվածության ողջ ընթացակարգը: Մինչ օրս սա մթնոլորտային լազերային հաղորդակցության ամենալուրջ տեխնիկական խնդիրներից մեկն է։ Ճիշտ է, վերջերս տեղեկություններ են հայտնվել նեղ սպեկտրային միջակայքերում գործող խիստ զգայուն օպտիկական սենսորների զարգացման մասին, ինչը հնարավորություն է տալիս ստեղծել համեմատաբար էժան վահանակներ մի քանի տասնյակ քառակուսի սանտիմետր մակերեսով, անզգայուն ցերեկային լույսի նկատմամբ և, հետևաբար, ապահովելով կայուն ճառագայթների ընդունում:

Ես կասկածում եմ, որ մթնոլորտային լազերային հաղորդակցության տեխնոլոգիան բավական էժան կլինի, որպեսզի շուտով օգտագործվի տանը (և ոչ բոլորն են ապրում բարձրահարկ շենքերում, որտեղ կարելի է հասնել տեսադաշտի):
Այնուամենայնիվ, այս տեխնոլոգիան կարող է բավականին արժանի մրցակից դառնալ ֆիքսված ռադիոկապի համար կորպորատիվ ցանցերտվյալների փոխանցում. Սարքավորումների մոտավորապես նույն արժեքով լազերային տեխնոլոգիան չի պահանջի ռադիոհաճախականության ալիքների մեկուսացման ցավոտ (և շատ թանկ) ընթացակարգեր, ծանր և մեծ սարքավորումների բարձրահարկ տեղադրում և, ինչպես նշվեց ավելի վաղ, ավելի քիչ վնասակար է ուրիշների առողջության համար: .

«ԱԹՍ-ները դարձել են շատ սիրված թեմա: Ինչու՞ նրանք պարզապես չեն փորձում օգտագործել դրանք. նրանք առաքում են պիցցա և հետախուզում մարտի դաշտը… Միևնույն ժամանակ, բոլորը ստիպված են լինում հաղթահարել հիմնական խոչընդոտը՝ չափազանց կարճ թռիչքի ժամանակը: Multicopter-ները օդում մնում են 10-20 րոպե, ամենաժամանակակից մարտկոցների վրա՝ 25-30: Սա հաճախ բավարար չէ », - ասում է RSC Energia-ի ինժեներ Վիտալի Կապրանովը:

Փաստորեն, շատ սարքեր պետք է ժամերով օդում մնան՝ վերահսկելով գազատարները կամ երկաթուղու վիճակը, աղետի գոտիների օդային լուսանկարահանումը, տարածքները պաշտպանելը, ռադիոազդանշանը փոխանցելը։ Նման առաջադրանքների համար կարող են օգտագործվել «ինքնաթիռային» անօդաչու թռչող սարքեր՝ ներքին այրման շարժիչներով, սակայն դրանք այնքան էլ մանևրելի չեն և չեն կարողանում սավառնել մի կետում։ Շատ դեպքերում էլեկտրական քառակոպտերներն ավելի հարմար են, և դրանց օգտատերերը դիմում են ամենատարբեր հնարքների՝ երկարացնելու իրենց կյանքը. նրանք կրում են հավելյալ մարտկոցներ կամ նույնիսկ պահեստային դրոններ՝ դրանք արագ փոխարինելու համար, քանի դեռ իր ժամանակը մշակված սարքը մնում է լիցքավորված:

RSC Energia-ի ինժեներ // Կրթություն՝ MEPhI // Նպատակները՝ անցկացնել փորձ՝ էներգիայի փոխանցման վերաբերյալ դրոն, պաշտպանել ատենախոսություն։

Անօդաչու թռչող սարքերի առանձին մոդելներ աշխատում են «շղթայով»՝ էլեկտրաէներգիա ստանալով գետնից։ Այնուամենայնիվ, լարերը ծանր են, դրանք քամին քշում է բուն դրոնի հետ միասին, իսկ նման սարքերի բարձրության սահմանը հազվադեպ է գերազանցում 200 մ-ը, 1 կմ բարձրությունն արդեն անհասանելի է։ Փորձեր են արվում օպտիկամանրաթելային սարքերի միջոցով սնուցել անօդաչու սարքերը՝ դեպի վեր ուղարկելով ինֆրակարմիր լազերային իմպուլսներ։ Այն տասն անգամ ավելի թեթև է, քան մետաղալարը, բայց, ավաղ, այն նախատեսված չէ բարձր հզորություն փոխանցելու համար և հեշտությամբ գերտաքանում է, ինչը մեծապես բարդացնում է հարցը:

Անօդաչու թռչող սարքերի էներգետիկ «շղթան» անխուսափելի է, բայց այն կարող է դառնալ ամբողջովին անկշիռ և գրեթե անսահման՝ սարքերը սնուցելով ուղղակիորեն՝ մաքուր լազերային ճառագայթով: Նման նախագիծ են մշակում Վիտալի Կապրանովը, Իվան Մացակը և RSC Energia-ի Նորարարական նախագծերի կոմիտեի (KIPM) երիտասարդ ինժեներների խումբը: «Մեր տեխնոլոգիան կարող է պահել անօդաչու թռչող սարքերի աշխատանքը 24/7 առանց վերալիցքավորման անհրաժեշտության», - ասում է Իվանը:

Անջատում

Մինչև վերջերս լազերների միջոցով էներգիայի փոխանցումն այնքան էլ իմաստ չուներ. դրանց արդյունավետությունը կազմում էր ընդամենը 10-20%: Հաշվի առնելով լույսի էներգիան էլեկտրաէներգիայի փոխանցման և վերածելու կորուստները՝ ստացողը լավագույն դեպքում հասել է սկզբնական հզորության մի քանի տոկոսին։ Միայն 2000-ականներին իրավիճակը սկսեց փոխվել. ի հայտ եկան ինֆրակարմիր լազերները մինչև 40–50% արդյունավետությամբ և բարձր արդյունավետությամբ ֆոտոգալվանային մոդուլներ՝ հիմնված գալիումի արսենիդի վրա, որոնք ունակ էին փոխակերպելու մինչև 40%, իսկ երբեմն էլ մինչև 70%։ ճառագայթման էներգիան էլեկտրաէներգիայի մեջ:

«Միայն դարբինն է լուրջ խանգարել. երբ այն սկսել է աշխատել, թունդ ծխի պատճառով ճառագայթը կանգ է առել»։

Սա մեծ նորաձևություն է առաջացրել ինքնավար անօդաչու թռչող սարքերի ստեղծման համար, որոնք ի վիճակի են լիովին ապահովել իրենց էներգիայի կարիքները ներսից արևային վահանակներից: Այնուամենայնիվ, արևը ճառագայթում է լայն շրջանակալիքներ, իսկ վահանակները պետք է «ունիվերսալ» դարձնեն՝ ունակ տարբեր էներգիաների ֆոտոններ որսալու։ Լազերային ճառագայթը թույլ է տալիս շատ ավելի շատ զարդեր աշխատել. այն ունի խիստ սահմանված հաճախականություն և թույլ է տալիս նախօրոք ընտրել ֆոտոցելի նյութը, որպեսզի այս կոնկրետ ալիքի երկարության ֆոտոնները դուրս գան դրանից առավելագույն թվով էլեկտրոններ: Սա մեծացնում է էներգահամակարգի արդյունավետությունը, նվազեցնում դրա չափերն ու քաշը։

Նախագիծը, որի վրա աշխատում են Կապրանովը, Մացակը և նրանց գործընկերները, էներգիա փոխանցելու համար օգտագործում են երկու ալիքի երկարությամբ ինֆրակարմիր լազերներ՝ 808 և 1064 նմ։ 808 նմ ճառագայթը կենտրոնանում է գալիումի արսենիդային ֆոտոգալվանային բջիջների վրա՝ էներգիայի փոխակերպման մինչև 40% արդյունավետությամբ: Բայց այս ալիքի երկարությունը լավ է միայն կարճ հեռավորությունների վրա. արդեն մեկ կիլոմետր հեռավորության վրա ճառագայթը կվերածվի մի մետր երկարությամբ մշուշոտ կետի: «1064 նմ-ով մենք կորցնում ենք արդյունավետության 10%-ը, բայց մյուս կողմից, մեկ կիլոմետրի վրա ճառագայթը տալիս է ընդամենը 3 սմ կետ», - բացատրում է Կապրանովը:

Ուղղորդող համակարգով լիցքավորման կայանը կարող է անընդհատ էներգիա մատակարարել դրոնին, եթե այն չի թռչում տեսադաշտից դուրս կամ եթե սարքը թռչում է որոշակի երթուղիով և լիցքավորում իր հետագծի որոշակի կետում: Անհրաժեշտության դեպքում այս կերպ հնարավոր է լինում օրերով օդում պահել անօդաչու թռչող սարքը՝ շատ դեպքերում տիեզերանավին էժան այլընտրանք ստանալով։

Տանիքից տանիք

Ռուս ինժեներները առաջինը չեն, ովքեր աշխատում են լազերային էլեկտրահաղորդման գծի վրա։ 2011-2012 թվականներին նման զարգացում ցուցադրեց Laser Motive-ը՝ օգտագործելով սովորական արևային մարտկոցով դրոն, որտեղ էներգիայի փոխակերպման արդյունավետությունը շատ ցածր էր։ «Նրանք մեծ հաջողությամբ հանդես եկան, հաղթեցին NASA Space Elevator մրցույթում»,- նշում է Վիտալի Կապրանովը։ «Մեզ համար սա ազդանշան է՝ կորցնելու ժամանակ չկա»։

Մինչ օրս Energia-ի ինովացիոն նախագծերի կոմիտեի ինժեներներն արդեն մշակել են լազերային ճառագայթների ուղղորդման համակարգ, որը զգայուն կերպով պահում է դրոնը տեսադաշտում: Նա վերահսկում է սարքը՝ կենտրոնանալով մարմնի վրա գտնվող անկյունային ռեֆլեկտորից թույլ «նավիգացիոն» լազերի ազդանշանի արտացոլման վրա՝ 0,1 ° ճշգրտությամբ: Հետագա ուղեցույցը տրամադրվում է «լազերային հրացանի» օպտիկական համակարգի ներսում գտնվող մանրանկարչական հայելու միջոցով: Այն թույլ է տալիս հազարերորդական աստիճանի ճշգրտությամբ փոխել ճառագայթի ուղղությունը՝ կենտրոնանալով ֆոտոդետեկտորի բջիջներից էներգիայի հոսքի վրա և հասնել ստացված էներգիայի առավելագույն մակարդակին։ Այս սարքավորումն արդեն փորձարկվել է ցամաքային փորձերում՝ մերձմոսկովյան Կորոլևում գտնվող Energia-ի երկու աշխատանքային շենքերի տանիքներին, որոնք բաժանված են 1,5 կմ հեռավորության վրա: «Մենք կարողացանք էլեկտրաէներգիա փոխանցել ինչպես անձրևի, այնպես էլ մառախուղի ժամանակ։ Միայն դարբնոցային խանութն է լրջորեն միջամտել՝ երբ այն սկսել է աշխատել, ուժեղ ծխի պատճառով ճառագայթը կանգ է առել։ Իսկ մնացած ժամանակ ամեն ինչ ստացվեց, մենք մեր գործընկերներին առաջարկեցինք լիցքավորել հեռախոսները»,- ասում է Կապրանովը։

Մոնոխրոմային ճառագայթում (809 նմ), ընդունիչ՝ կենտրոնացնող օպտիկայով, ֆոտոխցիկների զուգահեռ միացում։

«Մթնոլորտում ճառագայթի տարածման հիմնական խոչընդոտները մակերևույթի մոտ են՝ փոշին, ծուխը, օդի թրթռումները տաքացվող տանիքներից», - բացատրում է մշակողը: - Բացի այդ, ամենից հաճախ տուրբուլենտային բջիջներն իրենք են կողմնորոշվում երեսով, և ոչ թե մակերեսի երկայնքով: Հետեւաբար, եթե մենք ուղղահայաց փայլեինք, միջամտությունը շատ ավելի քիչ կլիներ»։ Ինժեներներն ակնկալում են իրական անօդաչու թռչող սարքով առաջին փորձն անցկացնել արդեն հաջորդ տարի՝ 2017 թվականին, իսկ ևս երկու-երեք տարի հետո՝ շուկա մտնել և պարզապես վարձակալել լազերային էներգիայի փոխանցման կայաններ՝ դրոններով կամ առանց դրա: Բայց նրանց ծրագրերն ավելի բարձր են գնում։

Մինչև ուղեծիր

Տիեզերքում լազերային էներգիայի փոխանցումը նույնիսկ ավելի արդյունավետ կլինի, քան օդում. գրեթե ոչինչ չկա ճառագայթումը կլանելու և ցրելու համար: Այժմ շատ տիեզերանավեր սնվում են արևային մարտկոցներով, սակայն նրանց զանգվածային «թևերը» տիեզերքում բազմաթիվ խնդիրներ են ստեղծում։ «Վահանակների չափերը համաչափ են էլեկտրաէներգիայի կարիքներին», - ասում է Իվան Մացակը: - Ձեզ շատ էներգիա է պետք, մեծ մարտկոցներ են պետք: Տիեզերանավի զանգվածը մեծանում է, վառելիքի զանգվածը մեծանում է, ծանրաբեռնվածությունը՝ նվազում»։

Արեգակնային բջիջներում լույսը վերածվում է էլեկտրաէներգիայի՝ ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի շնորհիվ. բարձր էներգիայի ֆոտոնները «թակում են» էլեկտրոնները նյութից, և առաջանում է հոսանք: Տարբեր կիսահաղորդիչներ տարբերվում են լույսի փոխակերպման արդյունավետությամբ և տարբեր ալիքի երկարությունների ճառագայթման նկատմամբ տարբեր զգայունությամբ: Սովորաբար, արեւային վահանակներպատրաստված է սիլիցիումից, այն էժան է, բայց այն սովորաբար փոխակերպում է անկման լույսի էներգիայի ոչ ավելի, քան 10%-ը հոսանքի: Գալիումի արսենիդը (GaAs) ավելի թանկ է, բայց նաև ավելի արդյունավետ: Ինֆրակարմիր տիրույթում, մոտ 808 նմ ալիքի երկարության վրա, դրա կատարումը հասնում է 60% -ի:

Բացի այդ, որոշ արբանյակների վրա արևային մարտկոցներ դնելու տեղ պարզապես չկա: Ժամանակակից միկրոարբանյակների չափերը չափվում են տասնյակ սանտիմետրերով և կարող են տեղավորել լավագույն դեպքում մի քանի քառակուսի դեցիմետր: արեւային վահանակներ. Դիզայներները պետք է պայքարեն սպառված յուրաքանչյուր վտ-ի համար, և խոսք անգամ չի կարող լինել այդպիսի սարքերի վրա էներգատար բեռ դնելու մասին (օրինակ՝ էլեկտրական ռեակտիվ շարժիչ՝ ուղեծիրը պահպանելու համար): Միկրոարբանյակները սովորաբար ապրում են մի քանի ամիս, կատարում են իրենց առաջադրանքը և այրվում մթնոլորտում: Բայց դրանք կարող էին լազերային լիցքավորվել անմիջապես ISS-ից՝ երկարացնելով նրանց ծառայության ժամկետը:

Եվ այս գաղափարը կփորձարկվի առաջիկա տարիներին։ Իվան Մացակի և նրա գործընկերների կողմից մշակված «Պելիկան» տիեզերական փորձը փորձարկելու է ՄՏՍ-ի ռուսական հատվածից դեպի «Պրոգրես» բեռնատար տիեզերանավ փոխանցելու նոր միջոց: 1 կմ հեռավորության վրա լազերային ճառագայթից բծը կունենա 30–40 սմ տրամագիծ՝ ընկնելով նույն չափի ֆոտոդետեկտորի վրա։ Երկրից էներգիա փոխանցելու համար կպահանջվի լրացուցիչ կենտրոնացման համակարգ՝ ըստ գիտնականների՝ այդ դերը կարող է խաղալ նաև սովորական աստղադիտակը՝ մոտ 2 մ տրամագծով հայելիով։

Գիտնականները գնահատել են տիպիկ մեծ արբանյակի սնուցման համար նման համակարգի օգտագործման հնարավորությունը: «Եկեք վերցնենք այնպիսի ապարատ, ինչպիսին Resurs-P-ն է», - բացատրում է Վիտալի Կապրանովը: Նրա արևային մարտկոցները՝ 5 x 5 մ մակերեսով, կարող են փոխարինվել 1 x 1 մ չափսերով ընդունիչով և լրացուցիչ լուսավորել արբանյակը մեկուկես անգամ։ Այսինքն՝ մենք կարող էինք նվազեցնել արձակման հրթիռի էներգիայի պահանջները կամ ավելի շատ գործիքներ տեղադրել։

Սակայն ինժեներները պատրաստ են ավելի հեռուն գնալ և տիեզերք արձակել մի ամբողջ էլեկտրակայան՝ միջուկային ռեակտորի վրա հիմնված հզոր էլեկտրակայանով և լազերային էներգիայի հաղորդիչով արբանյակ: Նման սարքը կկարողանա միանգամից բազմաթիվ արբանյակներ կերակրել, օրինակ՝ միջուղեծրային քարշակների նավատորմը, որը բարձր ուղեծրեր կբերի հեռահաղորդակցության ամենածանր արբանյակներին: Տեսականորեն, նման էլեկտրակայանները կկարողանան էներգիա մատակարարել այլ մոլորակների վրա գտնվող հետազոտական ​​ռովերներին: «Մենք նույնպես աշխատում ենք նման նախագծերի վրա»,- մեզ վստահեցրին RKK-ի ինժեներները:

Տիեզերական լազերային հաղորդակցության թեմայով տատանումներ

• Տիեզերագնացություն *

Առևտրային տիեզերագնացության և ոչ միայն այսօր արդի թեմաներից մեկը լազերային հաղորդակցության թեման է։ Դրա առավելությունները հայտնի են, փորձարկումներ են արվել ու պարզվել, որ հաջող են կամ շատ հաջողակ։ Եթե ​​որևէ մեկը գիտի դրական և բացասական կողմերը, ես համառոտ կներկայացնեմ:

Լազերային հաղորդակցությունը հնարավորություն է տալիս տվյալներ փոխանցել ռադիոկապի համեմատ ավելի մեծ հեռավորությունների վրա, փոխանցման արագությունը նույնպես ավելի բարձր է էներգիայի բարձր կոնցենտրացիայի և կրիչի շատ ավելի բարձր հաճախականության պատճառով (մագնիտուդի պատվերներով): Էներգաարդյունավետությունը, ցածր քաշը և կոմպակտությունը նույնպես շատ անգամ կամ աստիճաններով ավելի լավն են: Ինչպես նաև արժեքը. սկզբունքորեն, սովորական չինական լազերային ցուցիչը մոտ 1 Վտ և ավելի հզորությամբ կարող է հարմար լինել տիեզերքում լազերային հաղորդակցության համար, ինչը ես մտադիր եմ ապացուցել ստորև:

Մինուսներից կարելի է նշել, առաջին հերթին, ռադիոհաղորդակցության համեմատ ընդունող և հաղորդող մոդուլների շատ ավելի ճշգրիտ ուղղորդման անհրաժեշտությունը: Դե, հայտնի մթնոլորտային խնդիրները ամպերի ու փոշու հետ։ Իրականում, այս բոլոր խնդիրները հեշտությամբ լուծվում են, եթե դրանց գլխի ընկնեք:

Նախ, եկեք դիտարկենք, թե ինչպես է աշխատում ստացող մոդուլը: Այն մասնագիտացված (ոչ միշտ) աստղադիտակ է, որը գրավում է լազերային ճառագայթումը և այն վերածում էլեկտրական ազդանշանների, որոնք այնուհետև ուժեղացվում են հայտնի մեթոդներով և վերածվում օգտակար տեղեկատվություն. Հաղորդակցությունը, իհարկե, ինչպես հիմա այլուր, պետք է լինի թվային և, համապատասխանաբար, լրիվ դուպլեքս: Բայց պե՞տք է դա լազերային լինի երկու ուղղությամբ: Բացարձակապես անհրաժեշտ չէ: Ինչու է դա այդպես, պարզ կդառնա մեզ համար, հենց որ մենք դիտարկենք, թե ինչպես են տարբերվում լազերային հաղորդակցության ընդունող և հաղորդող սարքերը և ինչպես են պահանջվում ուղեծրային տիեզերանավերի (կամ խորը տիեզերանավերի) կապի սարքերի զանգվածի և չափի պարամետրերի համար: և հողային համալիրներ.

Ինչպես նշվեց ավելի վաղ, ընդունող համալիրը աստղադիտակ է: Ոսպնյակներով և (կամ) ռեֆլեկտորներով, աստղադիտակի դրանց կցման և ուղղորդման համակարգ։ Իսկ դա նշանակում է՝ ծանր ու ծավալուն դիզայն, ինչը բացարձակապես անընդունելի է տիեզերանավի համար։ Տիեզերանավի համար ցանկացած սարք պետք է լինի հնարավորինս թեթև և կոմպակտ: Ինչը բավականին բնորոշ է LI հաղորդիչի համար. բոլորը հավանաբար արդեն տեսել են ժամանակակից PP լազերներ, որոնք չափսերով և քաշով շատրվանային գրիչ են: Դե, ճշմարտությունն այն է, որ իրական, ոչ խաղալիք լազերի հզորությունը ավելի շատ կկշռի, լավ, այն էլ ավելի կկշռի ռադիո-թվային կապի համակարգերի համար, քանի որ դրա էներգաարդյունավետությունը շատ ավելի ցածր է:

Ի՞նչ է հետևում այս ամենից։ Սա նշանակում է, որ բացարձակապես կարիք չկա լազերային երկու ուղղություններով տվյալներ փոխանցել, բավական է դրանք փոխանցել միայն արբանյակից օպտիկական ալիքով, իսկ արբանյակին (SC)՝ ռադիոալիքով, ինչպես նախկինում։ Իհարկե, դա նշանակում է, որ ընդունման համար դուք դեռ պետք է օգտագործեք ուղղորդված պարաբոլիկ ալեհավաք, ինչը հարմար չէ տիեզերանավի քաշի համար: Բայց պետք է հիշել, որ ընդունման ալեհավաքը, ինչպես նաև, ըստ էության, հենց ընդունիչը, դեռ մի քանի անգամ ավելի քիչ է կշռում, քան փոխանցման համար: Որովհետև մենք կարող ենք երկրային հաղորդիչի հզորությունը շատ ավելի հզոր դարձնել, քան տիեզերանավի վրա, ինչը նշանակում է, որ մեզ մեծ ալեհավաք պետք չէ: Որոշ դեպքերում ուղղորդող ալեհավաք ընդհանրապես անհրաժեշտ չի լինի:

Դա. մենք ունենք տիեզերանավի քաշի գրեթե մի քանի անգամ կրճատում, ինչպես նաև էներգիայի սպառման նվազում։ Ինչն ուղիղ ճանապարհ է դեպի հաղորդակցության, տիեզերքի հետազոտման և այլ կարիքների համար միկրոարբանյակներ ամենուր օգտագործելու հնարավորության, ինչը նշանակում է տիեզերքի արժեքի կտրուկ նվազում։ Բայց սա դեռ ամենը չէ:

Սկզբից դիտարկենք լազերային ճառագայթը արբանյակից դեպի վերգետնյա ընդունիչ ուղղելու խնդիրը լուծելու միջոց: Առաջին հայացքից սա լուրջ խնդիր է, իսկ որոշ դեպքերում՝ լիովին անլուծելի (եթե արբանյակը գեոստացիոնար կայանում չէ)։ Բայց հարցն այն է, թե արդյոք անհրաժեշտ է ճառագայթը ուղղել ընդունիչին:

Հայտնի խնդիր կա՝ սա լազերային ճառագայթի շեղումն ու թուլացումն է մթնոլորտով անցնելիս։ Խնդիրը հատկապես սրվում է, երբ ճառագայթն անցնում է տարբեր խտությամբ շերտերով։ Միջերեսի միջերեսով անցնելիս լույսի ճառագայթը, ներառյալ. իսկ լազերային ճառագայթը զգում է հատկապես ուժեղ բեկում, ցրում և թուլացում: Այս դեպքում մենք կարող ենք դիտարկել մի տեսակ լուսային կետ, որը ստացվում է հենց լրատվամիջոցների միջև նման միջերեսով անցնելիս։ Երկրի մթնոլորտում կան մի քանի այդպիսի սահմաններ՝ մոտ 2 կմ բարձրության վրա (ակտիվ եղանակային մթնոլորտային շերտ), մոտ 10 կմ բարձրության վրա և մոտ 80-100 կմ բարձրության վրա, այսինքն՝ արդեն տիեզերքի եզրին։ . Շերտերի բարձրությունները տրվում են միջին լայնությունների համար ամառային շրջանի համար: Այլ լայնությունների և տարվա այլ ժամանակների համար բարձրությունները և մեդիա ինտերֆեյսերի քանակը կարող են էապես տարբերվել նկարագրվածներից:

Դա. Մտնելով Երկրի մթնոլորտ՝ լազերային ճառագայթը, որը նախկինում հանգիստ ճանապարհորդել էր միլիոնավոր կիլոմետրեր՝ առանց որևէ կորստի (գուցե թեթև ապակենտրոնացման), կորցնում է իր ուժի առյուծի բաժինը մի քանի դժբախտ տասնյակ կիլոմետրերի վրա: Այնուամենայնիվ, այս վատ թվացող փաստը մենք կարող ենք հիանալի կերպով վերածել մեր օգտին: Քանի որ այս փաստը մեզ թույլ է տալիս անել առանց ճառագայթի որևէ լուրջ ուղղության դեպի ընդունիչը: Քանի որ որպես այդպիսի ընդունիչ, ավելի ճիշտ՝ առաջնային ընդունիչ, մենք կարող ենք օգտագործել հենց Երկրի մթնոլորտը, ավելի ճիշտ՝ հենց այս միջերեսները շերտերի, լրատվամիջոցների միջև: Մենք պարզապես կարող ենք աստղադիտակը ուղղել լույսի առաջացած կետի վրա և կարդալ դրանից տեղեկատվություն: Իհարկե, դա նկատելիորեն կավելացնի միջամտության չափը և կնվազեցնի տվյալների փոխանցման արագությունը: Եվ դա ընդհանրապես անհնարին կդարձնի ցերեկը հասկանալի պատճառներով՝ Արևը: Բայց որքանով կարող ենք նվազեցնել արբանյակի արժեքը՝ խնայելով ուղղորդման համակարգը: Սա հատկապես վերաբերում է ոչ կայուն ուղեծրերում գտնվող արբանյակներին, ինչպես նաև տիեզերական խորը հետազոտությունների համար նախատեսված տիեզերանավերին: Բացի այդ, հաշվի առնելով, որ լազերները, նույնիսկ այնպիսի ցածրորակ, ոչ նեղ հաճախականության տիրույթով, ինչպիսին չինական լազերներն են, միանգամայն հնարավոր է զտել միջամտությունը՝ օգտագործելով լուսային զտիչներ կամ նեղ հաճախականության ֆոտոդետեկտորներ:

Ոչ պակաս ակտուալ կարող է լինել լազերային կապի օգտագործումը ոչ թե տիեզերական, այլ ցամաքային հեռահար հաղորդակցությունտրոպոսֆերային հաղորդակցության նման ձևով։ Խոսքը վերաբերում է լազերային տվյալների փոխանցմանը, որը նաև օգտագործում է մթնոլորտային ցրում մթնոլորտային շերտերի միջերեսներում Երկրի մակերևույթի մի կետից մյուսը: Նման հաղորդակցության տիրույթը կարող է հասնել հարյուրավոր և հազարավոր կիլոմետրերի, և նույնիսկ ավելին, երբ օգտագործվում է ռելեի սկզբունքը:

Պիտակներ՝ լազերային հաղորդակցություն, տիեզերք