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向從未有人到過的星球發(fā)送信號時,會發(fā)生什么呢?

Qorvo半導體 ? 來源:未知 ? 作者:易水寒 ? 2018-07-17 19:09 ? 次閱讀

目前在地球上的許多地方,我們已經(jīng)能夠流暢使用無線網(wǎng)絡。但是當我們向從未有人到過的星球發(fā)送信號時,又會發(fā)生什么呢?

太空網(wǎng)絡是地球上的基站與無人太空探測器、行星探測車、軌道衛(wèi)星或載人航天飛船之間的雙向通信。這些無線電信號傳回消息、圖像和科學發(fā)現(xiàn)。有朝一日它們會用于地球聚居地與月球或火星之間的通信。當然,這不只是“打電話”到火星這么簡單,外太空網(wǎng)絡與我們在地球上的體驗大不相同。信號以光速傳播,這意味著無線電信號可能需要20分鐘或更長的時間才能到達火星探測車,這就如同回到撥號式聯(lián)網(wǎng)。

除了極其緩慢的通信之外,太空網(wǎng)絡還面臨可靠性的挑戰(zhàn)。如果太空探測器在冥王星附近發(fā)生故障,科學家無法準確地命令其返回實驗室;或是當火星探測車在火星表面停止不動時,也無法打開后備箱并取出備用件。

因此,太空通信系統(tǒng)中的所有組件必須能夠承受高輻射水平、劇烈溫度波動,并具有長使用壽命。Space.com的報告稱:“即使是在最短的地球-火星往返行程中,宇航員接收到的輻射劑量也將近有66雷姆。這個量相當于每五六天接受一次全身CT掃描?!?/p>

溫度也會影響可靠性。在地球大氣層外,陽光照射下的物體溫度可達248華氏度,而陰影下的物體溫度可達零下148華氏度。根據(jù)NASA數(shù)據(jù),火星上的溫度變化范圍在-284至86華氏度之間。

對于火星探測車等系統(tǒng)來說,功效是另一個挑戰(zhàn)。在將數(shù)據(jù)或圖像傳回地球之前,探測車能多有效地充分利用電源

GaN(和GaAs)的一小步,太空網(wǎng)絡的一大步

深太空的嚴苛環(huán)境是砷化鎵(GaAs)和氮化鎵(GaN)理想的用武之地。對太空探索以及最重要的回傳地球的通信所固有的挑戰(zhàn)性條件來說,這兩種化合物半導體技術必不可少。

GaAs是一種化合物半導體,幾十年來一直是太空應用領域的實際標準。GaAs放大器和開關穩(wěn)固可靠,并且已經(jīng)用于包括通信和導航衛(wèi)星在內的多個太空平臺上。然而,新興標準是GaN。GaN解決方案可在更高溫度下可靠運行,壽命比傳統(tǒng)技術長100倍。GaN還能在更小的封裝內提供更高的輸出功率和數(shù)據(jù)吞吐量,能耗降低高達20%。

成百上千種基于GaAs和GaN的網(wǎng)絡解決方案已經(jīng)在太空應用中推出。這些解決方案包括用于支持關鍵項目的軌道衛(wèi)星,如用于寬帶數(shù)據(jù)、電信和GPS的Boeing Spaceway。

NASA也一直依靠網(wǎng)絡技術來傳送其發(fā)現(xiàn)。1997年NASA、歐洲航天局和意大利航天局在一項合作任務中向土星發(fā)射了卡西尼-惠更斯號太空飛船??ㄎ髂?惠更斯號探測器包含關鍵設備,旨在使其在土星衛(wèi)星泰坦表面執(zhí)行任務期間,與太空飛船進行通信。Qorvo的砷化鎵(GaAs)技術是將研究結果發(fā)回地球的關鍵所在。

幾年之后,火星成為NASA勇氣號和機遇號兩部探測車的目的地,它們也配備了GaAs放大器。這兩部探測車于2004年抵達火星,憑借卓越設計與星際裝置的結合,勇氣號持續(xù)運行并與地球保持通信直至2010年。它的姐妹探測車機遇號至今仍在運行,并向全球科學家發(fā)送數(shù)據(jù)。

隨后,NASA于2006年向冥王星發(fā)射新地平線號太空飛船。通信系統(tǒng)組件幫助新地平線號持續(xù)運行九年,并將首批冥王星高分辨率圖像傳回地球。新地平線號是第一艘訪問柯伊伯帶的太空飛船,這是一個距離海王星至少超過10億英里的大區(qū)域,包含小型繞行冰體。

2012年,火星科學實驗室(MSL)的天空起重機著陸雷達和好奇號探測車也搭載了類似的組件。在著名的恐怖七分鐘航程中,網(wǎng)絡對好奇號安全著陸火星表面是必不可少的。

對于科幻愛好者們來說,我們也在監(jiān)控無線電波以尋找智能生命,搜尋外星人最好的方法就是用RF!太空要求外星網(wǎng)絡的可靠性和效率提升到全新的“超塵世”水平,借助合適的RF技術,飛向宇宙,浩瀚無垠!

Qorvo在太空

冥王星新地平線號:Qorvo幫助將圖像從冥王星發(fā)送回地球

通過Qorvo實現(xiàn)太空通信:土星卡西尼-惠更斯號、火星勇氣號與機遇號

Qorvo技術幫助好奇號探測車著陸火星

Qorvo已在軌運行二十年(并將繼續(xù)運行)

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原文標題:GaN/GaAs的一小步,太空網(wǎng)絡的一大步!

文章出處:【微信號:Qorvo_Inc,微信公眾號:Qorvo半導體】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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