Kleine, von Lichtsegeln angetriebene Sonden nach Alpha Centauri mit einer Reisezeit von 20 Jahren

tl;dr Sie haben "verschlüsselt" zweimal für zwei verschiedene Dinge verwendet, aber der Laserstrahl wird nach dem Verlassen der Erdatmosphäre kohärent und in keiner Weise "verschlüsselt" sein. Sie werden den Laser verwenden, um das Fahrzeug anzutreiben, aber wahrscheinlich wird das Fahrzeug den reflektierten Laserstrahl auch für die Kommunikation passiv zur Erde zurückmodulieren. (Denken Sie daran, einen Spiegel zu wackeln, um das Licht der Taschenlampe Ihres Freundes zu modulieren, um Signale an ihn zurückzusenden.) Wie soll das winzige Raumschiff, das von Project Starshot vorgeschlagen wird, mit der Erde kommunizieren?

Du hast Glück, denke ich! Ich glaube, dies beschreibt das Open Access 2021 Paper Photonic Solution to Phase Sensing and Control for Light-Based Interstellar Propulsion von CP Bandutunga et al.

Abstrakt:

Um ein anderes Sternensystem innerhalb einer menschlichen Zeitskala zu erreichen, muss man mit einem beträchtlichen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit reisen. Um dies zu erreichen, schlägt das Breakthrough Starshot-Programm ein bodengestütztes Laserarray vor, um ein Raumschiff im Grammmaßstab durch Photonenstrahlungsdruck zu beschleunigen, was eine optische Leistung von etwa 100 GW im Dauerstrich erfordert. Die kohärente Kombination vieler Laser ist ein Weg, um eine hohe optische Ausgangsleistung zu erreichen. Hier stellen wir eine photonische Lösung zur optischen Phasenerfassung und -steuerung vor, um die kohärente Kombination von Einzellasern der Ordnung 10 ^{8 zu ermöglichen, einschließlich der Fähigkeit, atmosphärische Verzerrungen zu erfassen und zu kompensieren, vorausgesetzt, das Lasersystem ist bodengebunden.}

Überwachung von hundert Millionen Lasern und deren Phasenfehlern

Das Hauptproblem besteht darin, einhundert Millionen getrennte Laser optisch kohärent zueinander zu halten. Es gibt N(N-1)/2 oder ~5x10 ¹⁵ mögliche Laserpaare, daher sollten Sie stattdessen einen hierarchischen Ansatz verwenden, und genau das wird in Abschnitt 2. B. Hierarchisches Verriegelungsschema in der Veröffentlichung beschrieben.

Diese Verwendung des Wortes „Scrambling“ wird zuerst in Abschnitt 1, Einleitung , diskutiert . Es ist im Grunde ein Signalverarbeitungs-"Trick" oder eine Technik zur Phasenrückkopplung im Steuernetzwerk unter Verwendung von Glasfasern und hat nichts mit dem Laserlicht zu tun, das die Erde verlässt. Diese Strahlen werden nicht "verschlüsselt" (aber sie werden modifiziert, um die Auswirkungen der Atmosphäre rückgängig zu machen, siehe nächster Abschnitt).

Das System verwendet Digital Enhanced Heterodyne Interferometry (DEHeI) [18] und verwendet pseudozufällige Binärcodes, um das Interferenzsignal von mehreren Lasern eindeutig zu identifizieren und zu demodulieren. Diese Fähigkeit, optische Pfade eindeutig zu identifizieren, ermöglicht die Messung der optischen Phase, die entlang der nicht gemeinsamen Lichtpfade zu jedem Emitter im OPA erfasst wird. Unsere Architektur schlägt ein Hybridverfahren vor, das DEHeI-Multiplex-Phasenerfassung mit Wellenlängenmultiplex (WDM) kombiniert, um ein mehrschichtiges hierarchisches Steuerschema zu ermöglichen, das eine individuelle Phasensteuerung einer beliebigen Anzahl optischer Emitter ermöglicht. Diese hybride Multiplexing-Plattform ist in der Lage, die Multiplex-Erkennungsgrenzen von DEHeI und WDM zu übertreffen, wodurch der für die Photonenmaschine erforderliche Maßstab erreichbar wird.

[18] DA Shaddock, Digitally Enhanced Heterodyne Interferometry Opt. Lette. 32, 3355–3357 (2007).

Pseudozufallscodes ( eigentlich Goldcodes ) werden auch von GPS-Satelliten und CDMA-Mobiltelefonen verwendet, damit sie alle gleichzeitig auf demselben Frequenzband senden können und unsere GPS-Chips und Mobilfunkmasten dennoch jeden Satelliten oder jedes Telefon hören können separat und nehmen Sie seine Zeit- oder Sprach- und Dateninformationen auf. Im Fall von GPS geschieht dies mit Korrelatoren. Siehe zum Beispiel 66 GPS-Kanäle für 22 Satelliten - warum der Faktor 3? und Antworten und Links darin.

Die andere Verwendung des Wortes "Scrambling" steht damit in keinem Zusammenhang

Anstatt den Effekt zu entschlüsseln, den die Atmosphäre auf das einfallende Licht hat, verschlüsseln Sie präventiv das Licht, das ausgeht, damit die Atmosphäre es entschlüsselt.

Dies bezieht sich auf adaptive Optik , die große optische Teleskope und sogar Radioteleskop-Arrays verwenden, um Wellenfrontfehler, die durch verschiedene atmosphärische Effekte erzeugt werden, sorgfältig zu kompensieren (es ist ungleichmäßige Wasserdampf- und Elektronendichte in der Ionosphäre für Radio; wäre adaptive Optik in der Radioastronomie nützlich ? , und Konvektionsturbulenz für optisches, astronomisches Sehen ). Alles, was sie in diesem Zitat sagen, ist, dass sie die Verzerrung des Lichts von einem künstlichen Leitstern messen werden , in diesem Fall einem Laser in einem Satelliten in der Erdumlaufbahn, der nach unten scheint, und dann die 10 ⁸ Laser vorverzerren , um dies zu korrigieren. so dass die Wellenfront nach dem Durchgang durch die Atmosphäre flach ist.

Grundsätzlich gibt es hier zwei Rückkopplungsschleifen

Die interne Schleife besteht aus allen Phasensensoren, die mit den ausgefallenen Optiken und Glasfaserkabeln implementiert wurden, um sicherzustellen, dass die Laser alle gegenseitig kohärent sind und im Grunde "dasselbe Lied singen", wenn es keine Atmosphäre gäbe.

Die externe Schleife ist die Überwachung der eingehenden Phase vom künstlichen Leitstern an jedem Laserstandort, und dieser Fehler wird in die erste Schleife eingespeist, sodass eine perfekt vorverzerrte Wellenfront die Erdoberfläche verlässt und von der Atmosphäre nicht verzerrt wird.