Kommuniziert ein Satellit nur über Laser?

Ich habe gelesen ( hier ) und gehört (im Astronomie-Podcast), dass Radiowellen zerfallen oder nicht mehr zu unterscheiden sind, je weiter sie zurückgelegt werden.

Kommuniziert einer der von Menschenhand geschaffenen Satelliten ausschließlich per Laser mit der Erde?

Der Hauptnachteil, den niemand einen Laser zu erwähnen scheint, ist, dass sie verdammt ineffizient sind. Dies verursacht viele Probleme, von Energiebudgets über Wärmeableitung bis hin zu einfach schwachen Signalen.
Ein "hocheffizienter" Diodenlaser η ~ 0,6, während eine effiziente Mikrowellen-Rectenna η > 0,9 haben kann. Das mag nicht viel erscheinen, aber wir sprechen von mehr als dem Fünffachen der Anforderungen an die Wärmeableitung.

Antworten (3)

Laser haben zwei Vorteile gegenüber Funkwellen für die Kommunikation

  1. Sie arbeiten mit einer höheren Frequenz, was eine Übertragung mit höherer Datenübertragungsrate ermöglicht.
  2. Sie sind fokussierter und verteilen die Energie nicht so stark wie Funkwellen, wodurch ihre effektive Reichweite größer wird.

Es gibt auch ein paar Nachteile:

  1. Die Strahlbreite ist so schmal, dass sowohl für den Satelliten als auch für den Empfänger eine genaue Ausrichtung erforderlich ist. Es wird gesagt, dass man vom Mars aus nicht nur auf die Erde zeigen muss, sondern auf ein Gebiet, das sich über einige US-Bundesstaaten erstreckt, um den Kontakt aufrechtzuerhalten.
  2. Wolken werden die Laserkommunikation verdecken, während sie Funkwellen nicht gleich beeinflussen.

Kein Raumschiff hat ausschließlich Laserkommunikation verwendet, aber es gab eine Reihe von Tests . Es gibt mindestens einen Satelliten, der Laser für eine Relaiskommunikation verwendet, wobei Laser auf einem LEO-Satelliten verwendet werden, um mit einem Satelliten in der GEO-Umlaufbahn zu kommunizieren, obwohl die Kommunikation mit dem Boden immer noch über RF erfolgt. Siehe Europäischer Laserkommunikationssatellit .

Ab Januar 2016 existiert auf Eutelsat 9B mindestens ein betriebsbereites und kein experimentelles System: spaceflight101.com/… obwohl es herkömmliche HF-Transponder als Hauptnutzlast hat.

Der Hauptgrund für das reduzierte Empfangssignal bei Funkkommunikation im Weltraum ist der Ausbreitungsverlust, dh die Intensität nimmt mit dem Quadrat der Entfernung von der Quelle zum Empfänger ab. Dies gilt auch bei abgestrahlten Funksignalen.

Laserkommunikationsstrahlen erleiden genau den gleichen Verlust, sobald die Querschnittsfläche des Strahls die Größe des empfangenden Sensors überschreitet. Was für praktische Zwecke für die Weltraumkommunikation immer der Fall sein wird.

Die Kommunikation. Welches System Sie wählen, hängt mehr von der Bandbreite, den Dämpfungsverlusten, der Störfestigkeit, der Praktikabilität der Technologie, ... aber nicht von den Streuverlusten ab.

Für SETI sind Laserkommunikationssignale schwieriger zu erkennen, es sei denn, es handelt sich um absichtliche Versuche, andere durch ein SETI-Programm einer außerirdischen Zivilisation zu kontaktieren, da Laser normalerweise viel schmalere Strahlbreiten als Funksender haben.

Stimmt es, dass die Strahlintensität pro Flächeneinheit bei Lasern (über einen bestimmten Punkt hinaus) mit der gleichen Geschwindigkeit wie bei Funk mit der Entfernung abnimmt?
Das einzige Problem, das ich mit dieser Antwort habe, ist, dass sie einen Q = 1-Laser mit perfektem Fokussier- / Säulenstrahl voraussetzt.

Es ist nicht so, dass Radiowellen zerfallen. Funkwellen sind aufgrund ihrer Durchdringung der Atmosphäre und der relativen Leichtigkeit, mit der selbst entfernte Quellen mit geringer Leistung empfangen werden können, eine sehr gute Wahl für die meisten Langstreckenkommunikationen. In dieser Hinsicht sind Radiowellen dem sichtbaren Laserlicht überlegen. Sichtbares Licht wird von Wolken blockiert und Quellen mit geringer Intensität werden von der Helligkeit des reflektierten Sonnenlichts überflutet.

Für Kommunikation mit hoher Bandbreite haben Laser jedoch einen Platz. Kein Raumschiff war jedoch für die Kommunikation vollständig von Lasern abhängig.

Warum sollten SETI-Jungs nach Laser-(optischen) Signalen suchen? Während die meisten SETI-Himmelssuchen das Funkspektrum untersucht haben, haben einige SETI-Forscher die Möglichkeit in Betracht gezogen, dass außerirdische Zivilisationen leistungsstarke Laser für die interstellare Kommunikation bei optischen Wellenlängen verwenden könnten. (aus Wikipedia) Ich beantworte nicht meine eigene Frage; nur, wenn das Lasersignal durch Wolken usw. blockiert wird. Warum suchen SETI-Jungs nach Lasersignalen, wenn es so schlecht ist, wie Sie es erwähnen? Ist es nicht einfach sinnlos?