MIT利用太空激光通信系統(tǒng)打造更完美的水下通信系統(tǒng)

據(jù)消息報(bào)道，深空探測(cè)和水下探測(cè)有什么共同點(diǎn)呢？--實(shí)際上相當(dāng)多。于2013年投入使用的月球激光通信演示（LLCD）系統(tǒng)現(xiàn)在在經(jīng)過(guò)MIT的林肯實(shí)驗(yàn)室的改造后能夠進(jìn)入水下研究領(lǐng)域。海洋是地球上最后的偉大疆域之一，然而在許多方面人們甚至還停留在非常淺顯的研究階段。

通信就是其中一個(gè)例子，與潛水器和無(wú)人潛水器保持通信意味著要么使用繩索、要么使用機(jī)械設(shè)備、要么使用短程光學(xué)系統(tǒng)。然而問(wèn)題是水會(huì)對(duì)電磁通信造成使用局限。比如潛水艇只有在浮到水面并升起無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)或拖著一長(zhǎng)串傳感器陣列之后才能接受極低頻的無(wú)線(xiàn)電信號(hào)，而這些信號(hào)的傳輸速率非常低。某些方面，在水下建立一套可靠的高速數(shù)據(jù)鏈路類(lèi)似于在數(shù)億英里的距離內(nèi)通過(guò)深空探測(cè)器進(jìn)行高速通信。于是林肯實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們想到了一套適用于水下的窄束激光系統(tǒng)。

MIT指出，在水下，激光通信算不上完美，因?yàn)榧幢闶亲钋宄旱乃矔?huì)吸收和散射激光。再加上其他浮游生物和懸浮碎片，問(wèn)題就變得更加嚴(yán)重了。目前的光學(xué)與激光通信系統(tǒng)能夠利用廣角波束來(lái)管理鏈路，但只能在短范圍內(nèi)進(jìn)行并且數(shù)據(jù)交換律也很小。而科研人員需要的是一種能夠比現(xiàn)有一系統(tǒng)高出一萬(wàn)倍的速度連接兩臺(tái)設(shè)備的裝置，它必須是一個(gè)不依賴(lài)GPS來(lái)確定接收器位置的系統(tǒng)。研究小組成員Thomas Howe表示，潛水器依靠大型、昂貴的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)計(jì)算位置，然而位置計(jì)算對(duì)噪音很敏感，當(dāng)一潛水器在水下停留很長(zhǎng)一段時(shí)間那么它可能會(huì)很快形成數(shù)百米的誤差。

而MIT的系統(tǒng)依靠的則是掃描，其利用狹窄的光束尋找并獲取水下目標(biāo)。一旦獲得目標(biāo)之后，系統(tǒng)就會(huì)鎖定，然后兩個(gè)潛水器之間可以以很高的精準(zhǔn)度進(jìn)行定位、追蹤和收發(fā)。目前，這套系統(tǒng)已經(jīng)在馬薩諸塞州列克星敦市的波士頓體育俱樂(lè)部游泳池的可控和良性環(huán)境下使用。在那里，兩個(gè)潛水器能夠在一秒不到的時(shí)間內(nèi)定位并鎖定在一起，其中產(chǎn)生的鏈接可以處理數(shù)百千兆字節(jié)。MIT稱(chēng)，他們接下來(lái)將要向美國(guó)海軍展示這套系統(tǒng)的潛力并在水面艦船和水下目標(biāo)之間展開(kāi)連接測(cè)試。他們希望未來(lái)某一天能用上這種集成藍(lán)綠色光電技術(shù)、氮化鎵激光陣列和硅蓋格爾雪崩光電二極管陣列技術(shù)并最終在清澈的海水中實(shí)現(xiàn)每秒兆位到千兆位的傳輸速度和數(shù)百米的運(yùn)行距離。