Большинство, наверное, слышали про оптоволокно только в контексте быстрого домашнего интернета. Давайте разберёмся, что это вообще такое.
Даже если у вас wi-fi и никаких интернет-проводов по дому не тянется, в квартиру или дом непосредственно к роутеру, скорее всего, интернет приходит именно по кабелю. Есть и другие варианты: спутниковый интернет или мобильный через сим-карту, но проводной интернет самый быстрый, надежный и зачастую ещё и самый дешёвый.
У большинства интернет в дом заходит по обычному интернет-кабелю, так называемой витой паре. Она состоит из одной или нескольких пар изолированных проводников, скрученных между собой, что позволяет уменьшить электромагнитные помехи от внешних источников (но не избавиться от них полностью). С этим проводом всё хорошо и он наверняка будет ещё долго использоваться, потому что в большинстве случаев его возможностей хватает за глаза.
Правда у таких проводов всё же есть слабые места — подверженность помехам, ограничения одного сегмента длинной около 300 метров и относительно небольшая скорость передачи данных в сравнении с оптоволокном. И тут мы снова приходим к разговору об оптоволокне.
Принципиальное отличие оптоволокна от обычного кабеля в том, что в обычном кабеле (той же витой пары с медными жилами) данные передаются при помощи электрического импульса, а в оптоволокне при помощи светового луча.
Вообще такой способ передачи данных при помощи света был запатентован ещё 90 лет назад, но в коммерческих целях применить технологию оптоволокна смогли только в конце ХХ века. Оптоволокно представляет из себя тонкий сердечник из прозрачного материала в специальной оболочке. Как правило, сердечник делается из стекла или акриловых смол (это как раз и есть проводник света), а оболочка из стекла или пластика. Как вы понимаете, такой провод сам по себе очень хрупкий, поэтому его к нему добавляют всякие упрочняющие элементы.
Главными преимуществами оптоволокна перед обычным кабелем является скорость передачи данных — свет, как известно, распространяется на порядки быстрее электрических импульсов. 100 гигабит в секунду, если это говорит вам о чём-то, для оптоволокна обычная скорость. А рекорд — 27 Тбит/с на расстояние около 80 км. Если цифры ни о чём не говорят, просто поймите, что это очень быстро.
Ещё одно преимущество оптоволокна — его безразличие к электромагнитным помехам. И третье — длина одного сегмента оптоволокна может достигать десятков километров.
И вот теперь, когда стало понятно, что такое оптоволокно и какие у него преимущества, можно рассказать о дронах на оптоволокне.
Дроны на оптоволокне
Как ни крути, а оптоволокно — это всё-таки провод. Пусть не металлический, а стеклянный, и передаётся по нему не электричество, а свет, тем не менее, это провод. Или, если хотите, длинная тонкая стеклянно-пластиковая веревочка.
И если вы себе в голове представляете, что дрон привязан к этой верёвочке, вы абсолютно правы. Казалось бы, какой толк от привязанного дрона, если это как собака на поводке? Манёвренность сильно ограничена, о всяких кульбитах и фигурах высшего дроновского пилотажа можно забыть, провода могут зацепиться за деревья, кусты и что-нибудь ещё, дальность ограничена длиной провода, мобильность гораздо хуже, чем у обычного беспроводного дрона, ремонтопригодность, если оптоволокно вдруг порвётся или окажется бракованным, очень плохая. Плюс провод — это лишний вес.
Но, несмотря на все эти минусы, в некоторых областях привязанные к проводу дроны очень нужны, потому что:
- Такие дроны не боятся помех, и средства радиоэлектронной борьбы (РЭБ) перед ними бессильны. Это особенно важно на линии фронта, где постоянно работают РЭБ и всякие антидроновые ружья. Но не только. Такие дроны могут быть полезны при наблюдении за границей, какими-то важными объектами, заводами, парками, полями, во время научных исследований с чувствительной к помехам аппаратурой, картографировании и в других случаях, когда нужно надолго зависать на одном месте, а картинка нужна чёткая и в высоком разрешении.
- Такие дроны не боятся непогоды, но что более важно, они могут лететь очень низко и огибать рельеф местности, не боясь потерять радиосигнал за радиогоризонтом.
- Такие дроны можно применять в шахтах, тоннелях, зданиях с толстыми бетонными стенами, бункерах, где обычные дроны бесполезны из-за отражения или непроходимости радиосигнала. Это важно не только при военных действиях, но и при спасательных работах.
- Такие дроны передают очень чёткую картинку в высоком разрешении без сжатия почти без задержек, фактически мгновенно. Обычным дронам такое и не снилось, особенно в сложных условиях. Оптоволоконные дроны можно также оснащать тепловизорами и камерами ночного видения, что довольно проблематично с обычными.
- Несмотря на, казалось бы, ограниченный радиус действия, дроны "на верёвочке" могут иметь дальность полёта от нескольких сотен метров, до 10-20 километров(!) в зависимости от длины кабеля.
И тут у многих может возникнуть вопрос: как же дрон на привязи улетит на десятки километров, если оптоволокно — довольно хрупкая вещь? А если делать его жёстче и прочнее, это неминуемо приведёт к увеличению массы, что критично для дрона, особенно, если помимо катушки с кабелем он должен нести на себе какой-то полезный груз.
Но просто чтоб вы понимали, оптоволоконный кабель — это не кабель ВВГнг. Оптоволокно лёгкое. Вес катушки с оптоволокном на 10 км весит всего 1,5 кг, на 15 км — 1,8 кг, а на 20 км — 2,2 кг. Учитывая, что вес некоторых коптеров не достигает и килограмма, это много, но если речь идёт о больших тяжёлых дронах, то 2 кг дополнительной массы — это не такое большое утяжеление.
Больше ограничений тут накладывает скорее не дальность, а хрупкость оптоволокна. Один неловкий манёвр и кабель рвется, связь теряется, дрон уходит в неуправляемое пике, а сам кабель остается валяться на земле или висеть на ветках деревьев.
Ещё один минус — цена. Дроны на оптоволокне дороже. По крайней мере пока.
Россия первая, кто приступил к массовому производству дронов на оптоволокне. Они, разумеется, не заменят обычные дроны, а будут их очень нужным дополнением. Там, где нужно высокое качество картинки, или там, где глушат и выводят из строят обычные, могут использоваться оптоволоконные.
Если было интересно, понятно и полезно, ставь лайк и подписывайся на мой Телеграм, а ниже я подобрал ещё несколько интересных статей: