目前在地球上的許多地方,我們已經能夠流暢使用無線網絡。但是當我們向從未有人到過的星球發送信號時,又會發生什么呢?
太空網絡是地球上的基站與無人太空探測器、行星探測車、軌道衛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、圖像和科學發現。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網。
除了極其緩慢的通信之外,太空網絡還面臨可靠性的挑戰。如果太空探測器在冥王星附近發生故障,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。”
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NASA數據,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來說,功效是另一個挑戰。在將數據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,太空網絡的一大步
深太空的嚴苛環境是砷化鎵(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放大器和開關穩固可靠,并且已經用于包括通信和導航衛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據吞吐量,能耗降低高達20%。
成百上千種基于GaAs和GaN的網絡解決方案已經在太空應用中推出。這些解決方案包括用于支持關鍵項目的軌道衛星,如用于寬帶數據、電信和GPS的Boeing Spaceway。
NASA也一直依靠網絡技術來傳送其發現。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射了卡西尼-惠更斯號太空飛船。卡西尼-惠更斯號探測器包含關鍵設備,旨在使其在土星衛星泰坦表面執行任務期間,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,并向全球科學家發送數據。
隨后,NASA于2006年向冥王星發射新地平線號太空飛船。通信系統組件幫助新地平線號持續運行九年,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送回地球
通過Qorvo實現太空通信: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(并將繼續運行)
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原文標題:GaN/GaAs的一小步,太空網絡的一大步!
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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