NASA передало информацию к зонду Psyche, который отправляется к астероиду Психея, с помощью лазерной системы связи. Лазерные станции используются для решения задач наземного автоматизированного комплекса управления группировкой отечественных космических аппаратов (КА). Лазерный луч обеспечивает высокоскоростную связь с очень низкой вероятностью обнаружения, малыми затратами на. Смысл в том, что преимуществом использования лазерной связи перед радиоволнами является увеличенная полоса пропускания, позволяющая передавать больше данных за меньшее время.
США выделят Micron $6,1 млрд для американских заводов по производству микросхем
- В России появился конкурент Starlink по внедрению лазерной связи в космосе
- Газета «Суть времени»
- «Роскосмос» проведет эксперимент по лазерной связи в 2023 году
- Космический аппарат «Психея» провел сеанс лазерной связи с расстояния 16 миллионов километров
Российские разработчики представили проект лазерной связи в космосе
Вместо этого космические агентства и операторы коммерческих спутников чаще всего используют радиосвязь. В связи с этим спутники на орбите могут передавать ограниченный объём данных. Даже гиперспектральный сканер HISUI на Международной космической станции отправляет данные на Землю через накопители на грузовых кораблях. При этом инфракрасный свет, который может использовать лазерная связь, имеет гораздо более высокую частоту, чем радиоволны, что обеспечивает гораздо более высокую скорость передачи данных. Разработка оказалась бюджетной благодаря использованию коммерческих готовых компонентов для наземных нужд. К ним относятся высокоскоростные оптические модемы, разработанные для оптоволоконных телекоммуникаций, и высокоскоростные хранилища большого объёма для хранения данных. Так, компоненты лазера не были предназначены для работы в суровых условиях космоса. Во время теплового испытания, имитирующего экстремальные температуры, расплавились волокна в усилителе оптического сигнала.
Это было в 100 раз быстрее, чем самая высокая скорость Интернета в большинстве городов, и более чем в 1000 раз быстрее, чем связь через радиоканалы, традиционно используемые для получения данных со спутников. Самые быстрые сети передачи данных на Земле обычно полагаются на лазерную связь по оптоволокну. Однако высокоскоростного лазерного интернета для спутников пока не существует.
Вместо этого космические агентства и операторы коммерческих спутников чаще всего используют радиосвязь. В связи с этим спутники на орбите могут передавать ограниченный объём данных. Даже гиперспектральный сканер HISUI на Международной космической станции отправляет данные на Землю через накопители на грузовых кораблях. При этом инфракрасный свет, который может использовать лазерная связь, имеет гораздо более высокую частоту, чем радиоволны, что обеспечивает гораздо более высокую скорость передачи данных. Разработка оказалась бюджетной благодаря использованию коммерческих готовых компонентов для наземных нужд.
Современные спутники и роверы имеют качественные камеры, и чтобы передавать с них видео высокой четкости и поток информации от других датчиков, НАСА и другие космические агентства расширяют радиодиапазоны, традиционно выделяемые для космических исследований, до их предела. Например, космический корабль «Орион», на котором астронавты будут путешествовать вокруг Луны во время миссии «Артемида-2» в 2022 году, будет передавать критически важную информацию на Землю по радиоканалу S-диапазона со скоростью 2 мегабита в секунду. Желание поднять скорость еще выше влечет за собой выход за рамки радиосвязи и разработку систем оптической связи, которые используют лазеры для передачи данных через космическое пространство. В дополнение к радио S-диапазона, Орион будет нести систему лазерной связи для отправки 4К-видео обратно на Землю. В будущем, НАСА создаст долгосрочный центр лазерной связи, связывающий нашу планету и ее спутник. Снимок Земли, переданный Вояджером в 1990 году с расстояния в 6 млрд километров. Сейчас скорость обмена информации с ним не превышает сотни бит в секунду, так что на передачу такой фотографии понадобится не один час. Лазерная связь — сложная штука. Малейший сдвиг космического корабля может привести к отклонению лазерного луча от курса, а проходящее над приемником облако на Земле может прервать его. Но все же такая оптическая связь позволит будущим миссиям получать обновления программного обеспечения в считанные минуты, а не дни. Космонавты будут защищены от одиночества, работая в космосе. А научное сообщество получит доступ к беспрецедентному потоку данных между Землей и Луной. Сегодня космические агентства предпочитают использовать радиостанции в диапазоне S от 2 до 4 гигагерц и Ka от 26,5 до 40 ГГц для связи между космическим аппаратом и центром управления полетами. Диапазон Ka особенно ценится — Дон Корнуэлл, который курирует развитие радио- и оптических технологий в НАСА, называет его «кадиллаком радиочастот», потому что он может передавать до гигабита в секунду и хорошо распространяется в космосе. Способность любого космического корабля передавать данные ограничена некоторыми неизбежными рамками, которые накладывает радиофизика. Во-первых, радиоспектр конечен, и подходящие для космической связи радиочастоты зачастую активно используются и на Земле. Вторая серьезная проблема заключается в том, что радиосигналы рассеиваются, пролетая сотни тысяч километров в космосе. К тому времени, когда сигнал Ка-диапазона с Луны достигнет Земли, он будет пятном около 2000 километров в диаметре, что сравнимо по площади с Индией. Из-за этого сигнал станет намного слабее, поэтому вам понадобится либо чувствительный приемник на Земле, либо мощный передатчик на Луне. MAScOT — попытка исследователей из Lincoln Laboratory создать модульную недорогую систему оптической связи, включающую такие приборы, как телескоп с поворотным креплением и специальную подставку для обеспечения безопасности системы в экстремальных условиях запуска ракеты.
SpaceX испытала на орбите два спутника Starlink, оснащенных такими межспутниковыми лазерными связями - об этом сообщили во время стрима по запуску очередной партии Starlink. Она добавила, что, как только SpaceX будет иметь межспутниковую лазерную связь, работающую последовательно по всей сети, "Starlink станет одним из самых быстрых вариантов передачи данных по всему миру.
ПЛС - Прогрессивная Лазерная Связь
- Airbus внедрит высокоскоростную лазерную связь
- Лазерная связь заработает в России
- NASA установило новый рекорд лазерной связи в космосе - 226 млн км
- NASA впервые протестирует лазерную связь в космосе » Актуальные новости
- Установлена лазерная связь на расстоянии 16 миллионов километров. Это в 40 раз дальше Луны
- Как посмотреть запуск новой связи NASA?
Земля впервые получила лазерный сигнал с расстояния 16 миллионов километров
Система лазерной космической связи может быть в 10–100 раз эффективнее существующей радиочастотной технологии. В NASA сообщили, что 8 апреля провели очередное испытание дальней космической связи по оптическому каналу. Беспроводные терминалы лазерной связи могут обеспечить надежную связь между научными группами, базовыми лагерями и исследовательскими станциями, преодолевая преграды и. “Широкополосная лазерная связь для околоземной орбиты и спутников на Лунной орбите доказана, но дальний космос создает новые проблемы”. Лазерная связь будет полезна как для МКС, так и для будущих полетов на Луну и Марс.
Система «Сфера» получит лазерную связь
Как в радиосвязи, так и в лазерной связи ближнего инфракрасного диапазона для передачи данных используются электромагнитные волны, но в ближнем инфракрасном свете они заключены в значительно более узкие волны, что позволяет наземным станциям получать больше данных. Перспективная технология После этого первого крупного успеха команда DSOC будет работать над совершенствованием систем, управляющих наведением нисходящего лазера на борту приемопередатчика. Как только этот рубеж будет достигнут, проект сможет начать демонстрировать устойчивую передачу данных с высокой пропускной способностью от приемопередатчика в Паломаре на различные расстояния от Земли. Применение технологии DSOC должно также компенсировать время прохождения света от зонда до Земли на больших расстояниях. При максимальном удалении Psyche от нашей планеты фотонам ближнего инфракрасного диапазона DSOC потребуется около 20 минут для обратного пути.
Лазерные каналы находятся в той области электромагнитного спектра, которая не регламентируется, и специальных разрешений на её использование получать не придётся. Сейчас в институте заканчивают разработку конструкторской документации для изготовления аппаратуры. Все работы планируют завершить к 2024 году. После этого пройдёт эксперимент — один аппарат установят на «Прогрессе», второй — на МКС, и между отработают процедуру связи. Проект аппаратуры для межспутниковой связи носит название «НИР-лазер».
Система зеркал на беспилотнике затем модулирует лазерный луч в соответствии с передаваемыми данными и отражает его обратно. В настоящее время дальность действия системы, получившей название Hyperion, составляет около километра, но ее планируется значительно увеличить.
По словам разработчиков, в отличие от радиосвязи лазерную систему обмена данными невозможно взломать. Кроме того, часть системы, устанавливаемая на беспилотники, имеет небольшое энергопотребление.
Transcelestial создала запатентованную технологию беспроводной лазерной связи иначе называемую беспроводной волоконной оптикой , которая сочетает в себе скорость оптоволокна и гибкость радиоволн, чтобы преодолеть некоторые из этих узких мест. Сетевое устройство CENTAURI компании создает беспроводную распределительную сеть между зданиями, традиционными вышками сотовой связи, столбами улиц и другой физической инфраструктурой. Возможности с более высокой пропускной способностью будут разблокированы и доступны для заказа в ближайшее время.
Лазерная связь заменит радио. Испытания на пороге очередного космического прорыва.
Ее спутники Starlink начали использовать лазерную связь для обратной связи. На прошедшей на этой неделе в Брюсселе конференции SITA IT SUMMIT была представлен проект системы связи в небе при помощи прорывной лазерной технологии. Технология оптической связи из далекого космоса прошла очередную проверку в эксперименте NASA. Для «Системы лазерной связи» (КЭ «СЛС») возможно и перспективно применение оптоэлектронных процессоров для увеличения скорости передачи данных. Российские учёные и инженеры успешно установили связь с микроспутником «Импульс-1», который был разработан для изучения Солнца и проверки лазерной спутниковой связи. Эксперимент НАСА "Оптическая связь в глубоком космосе" (DSOC) призван проложить путь к использованию лазерной связи для передачи данных из глубокого космоса.
Российская сеть лазерных станций
Лазерная связь обладает рядом преимуществ, включая высокую скорость и энергоэффективность, но сталкивается с вызовами. Кроме того, лазерная связь обеспечивает повышенную безопасность по сравнению с традиционными радиоволнами, поскольку ее сложнее перехватить и декодировать. Основным преимуществом использования лазерной связи по сравнению с радиоволнами является увеличенная полоса пропускания. Летный лазерный приемопередатчик для демонстрации технологии оптической связи в глубоком космосе (DSOC) в JPL в апреле 2021 года. В этом заключается идея применения лазерной связи, также известной как оптическая связь, вместо радиоволн.
«Роскосмос» проведет эксперимент по лазерной связи в 2023 году
Последнее препятствие для работы O2O — это облачный покров на Земле. Инфракрасные волны с длиной 1550 нм, которые использует O2O, легко поглощаются облаками. Лазерный луч может без проблем пройти почти 400 000 км от Луны и быть заблокированным всего в паре километров над поверхностью Земли. На сегодняшний день лучшая защита от потери сигнала из-за облаков состоит в отправке лучей к нескольким приемникам сразу. Оптическая система Lincoln Lab на антивибрационной платформе. Шлюз The Gateway , который планируется построить в 2020-х годах, предоставит гораздо более широкие возможности для высокоскоростной лазерной связи в космосе. Она будет служить плацдармом и ретранслятором связи для лунных исследований. Используя возможности Шлюза по максимуму, можно за считанные секунды скачать двухчасовой фильм в HD-качестве. Шлюз даст возможность построить постоянную оптическую магистральную линию связи между Землей и Луной.
Еще одна вещь, для которой НАСА хотела бы использовать Шлюз — это передача информации о местоположении и времени на транспортные средства на поверхности Луны. Вместо этого, единственный луч от Шлюза может предоставить лунному роверу точное расстояние, азимут и время для определения его точного положения на Луне. Более того, использование оптической связи может освободить радиоспектр для научных исследований. Робинсон отмечает, что дальняя сторона Луны является оптимальным местом для строительства радиотелескопа, потому что он будет защищен от помех с Земли. Если бы все системы связи вокруг Луны были оптическими, то ничто не будет портить наблюдения. Кроме того, ученые и инженеры все еще не уверены, что еще они будут делать с высокими скоростями передачи данных в Шлюзе. В ближайшие годы другие миссии будут проверять, хорошо ли работает лазерная связь в глубоком космосе. Например, миссия НАСА к астероиду Психея поможет определить, насколько точно можно нацелить оптическую систему связи и насколько мощными могут быть лазеры, прежде чем они начнут повреждать телескопы, используемые для передачи сигналов.
Но ближе к дому связь, необходимая для работы и жизни на Луне, может быть обеспечена только лазерами. К счастью, будущее этих лазеров выглядит вполне оптимистично.
Это важное достижение, которое способствует развитию лазерной связи в России. Лазерная связь предлагает более высокую скорость передачи данных, повышенную защиту от перехвата и более устойчивую работу в условиях помех. Микроспутник «Импульс-1» был запущен 27 июня в составе группы космических аппаратов, разработанных российскими университетами.
В ближайшее время разработчики планируют подготовить и представить публике новую версию прототипа, которая будет обладать усовершенствованной оптикой и будет полностью готова к установке на борт реального космического аппарата. Фото: МФТИ Лазерная связь позволит на высокой скорости обмениваться информацией не только между аппаратами на орбите, но и с наземными станциями Корпус и некоторые другие детали системы были изготовлены при помощи систем трехмерной печати и ЧПУ-станков , при этом все компоненты системы можно уместить в небольшой коробке, которую потенциально можно установить в том числе и на борт микроспутников. В перспективе высокая скорость обмена информации и дальность работы этой лазерной системы связи позволит российским орбитальным зондам обмениваться информацией как между аппаратами на орбите, так и связываться с наземными станциями. Межспутниковый лазерный интернет Большое количество стран занимается созданием многоспутниковых систем.
Многоспутниковым группировкам нужна межспутниковая система связи.
В течение ближайших шести месяцев — года исследователи планируют собрать достаточно данных для разработки следующей версии спутника. Ожидается, что эта версия спутника будет обладать расширенными возможностями, что сделает ее реальным конкурентом на коммерческом рынке. Что такое квантовая связь:.
Российская сеть лазерных станций
После этого можно будет продемонстрировать высокую пропускную способность передачи данных от приемопередатчика к Паломару на различных расстояниях от Земли. Эти данные имеют форму битов, закодированных в фотонах — квантовых частицах света, излучаемых лазером. Цель эксперимента DSOC — продемонстрировать скорость передачи данных, в 10-100 раз превышающую возможности современных радиочастотных систем, используемых сегодня на космических аппаратах. Оптическая связь уже была продемонстрирована на низкой околоземной орбите и на Луне, но DSOC — это первое испытание в дальнем космосе. При демонстрации необходимо учесть время, необходимое для прохождения света от космического аппарата до Земли: на самом дальнем расстоянии от нашей планеты фотоны ближнего инфракрасного диапазона, излучаемые DSOC, пройдут обратный путь примерно за 20 минут во время испытаний 14 ноября путь от «Психеи» до Земли занял около 50 секунд.
Однако оптическая связь становится более сложной на больших расстояниях, так как требует крайней точности для направления лазерного луча. Чем дальше аппарат Psyche будет удаляться на пути к своей цели, тем слабее будет сигнал фотонов лазера. Кроме того, фотонам потребуется больше времени для достижения пункта назначения, создавая задержку более 20 минут. К тому времени, как данные достигнут Земли, наземному контролю придётся корректировать новое положение космического аппарата. Тест был первым, который полностью включал наземные станции и передающее устройство, требуя от команд DSOC и Psyche работать вместе.
Она добавила, что, как только SpaceX будет иметь межспутниковую лазерную связь, работающую последовательно по всей сети, "Starlink станет одним из самых быстрых вариантов передачи данных по всему миру.
Запущенный аппарат должен будет в тестовом режиме подтвердить работоспособность всей концепции. Своевременная передача сигнала — об утечках, возгораниях и других неполадках — через космос позволит предотвратить техногенные и экологические катастрофы в нефте- и газодобыче, химической и лесной промышленности, сельском хозяйстве и других отраслях. Предполагается разместить 264 спутника в 12 орбитальных плоскостях на высоте 750 км. Этого достаточно, чтобы осуществлять глобальное покрытие всей территории Земли и обеспечивать передачу данных от десятков миллионов абонентов. От лазерной связи до цифровой полезной нагрузки Отработка технологий — другая важная составляющая первого этапа «Сферы». Намечено несколько научно-исследовательских работ НИР. Одна из них — «Лазер» — предусматривает создание высокоскоростных каналов оптической связи. Передача больших объемов данных актуальна не только для телекоммуникационных спутников, но и для космических аппаратов, ведущих съемку Земли. Одна из идей предполагает переброску результатов съемки не напрямую, а через другой спутник: например, из среднеорбитальной группировки системы «СКИФ» или геостационарный спутник-ретранслятор. В этом плане лазерная связь является одной из самых перспективных по скорости передачи данных и конфиденциальности. В рамках НИР «Лазер» планируется разработка двух терминалов межспутниковой связи, а в последующем — наземного оборудования для связи «космос — Земля». В рамках другой работы — «Типоряд» — будет вестись поиск технологий создания масштабируемых унифицированных спутниковых платформ для группировок связи и ДЗЗ. Идеология проста: несмотря на разную специфику, космические аппараты должны базироваться на одних и тех же технических решениях. Тем не менее все эти спутники относятся к малым, и для них будет создана линейка унифицированных платформ». Работой по «Типоряду», в которой участвуют как предприятия Роскосмоса, так и частные компании всего около десяти организаций , руководит генеральный конструктор по автоматическим космическим комплексам и системам Виктор Хартов. Наконец, в рамках НИР «Цифра» ставится задача перехода к гибким цифровым полезным нагрузкам для перспективных телекоммуникационных cпутников. Это позволит оптимально использовать аппарат, корректировать его зоны обслуживания и перераспределять мощность в лучах, а в перспективе обеспечить перенос сигнала в другую полосу частот. Космический аппарат, обладающий такими возможностями, будет способен рационально использовать все свои ресурсы: например, если того потребует чрезвычайная ситуация или меняющийся рынок телекоммуникационных услуг. Сегодня, к сожалению, практически все гражданские спутники связи создаются с использованием иностранных комплектующих. Что такое лазерная связь? Она позволяет соединять космические аппараты не только с наземными станциями, но и друг с другом.
Что за эксперимент с космической лазерной связью задумали в России?
Он помог приборам правильно выбрать цель для передачи данных, а также действовал как канал связи для отправки сигналов «Психее». Передача данных на расстояние 16 млн км прошла успешно, но это только первый этап тестирования. На максимальном удалении от Земли лазерному сообщению потребуется 20 минут, чтобы преодолеть это расстояние со скоростью света. Читать далее:.
И в конце концов, видео станет критически важным для экипажей в дальнем космосе. Прежде чем O2O можно будет испытать в космосе, он должен будет пережить путешествие. Лазерные системы, установленные на космическом корабле, используют телескопы для отправки и приема сигналов. Эти телескопы полагаются на сложно расположенные зеркала и множество других движущихся частей. O2O будет использовать внеосевую систему Кассегрена , телескоп с двумя зеркалами для фокусировки захваченного света, установленный на вращающемся карданном подвесе. Исследователи из Lincoln Lab выбрали именно такой тип, потому что он позволит им отделить телескоп от оптического приемопередатчика, что сделает всю систему более модульной.
Инженеры также должны убедиться, что ракета-носитель, выводящий Орион в космос, «не растрясет» драгоценное оборудование. Они разработали специальные застежки и крепления, которые, как они надеются, уменьшат вибрации и сохранят все в целости и сохранности во время бурного запуска. Когда O2O окажется в космосе, она должна быть точно нацелена на приемник на Земле. Трудно пропустить радиосигнал, если он имеет поперечное сечение размером с большую страну. А вот оптический импульс диаметром в 6 км может легко промахнуться мимо Земли при небольшом отклонении космического корабля. Бортовое оборудование Ориона также будет генерировать постоянные незначительные вибрации, любой из которых будет достаточно для неточной отправки оптического сигнала. Она будет измерять вибрации от корабля и производить противоположные вибрации, чтобы в итоге устранить их — «как наушники с шумоподавлением», говорит Корнуэлл. Последнее препятствие для работы O2O — это облачный покров на Земле. Инфракрасные волны с длиной 1550 нм, которые использует O2O, легко поглощаются облаками.
Лазерный луч может без проблем пройти почти 400 000 км от Луны и быть заблокированным всего в паре километров над поверхностью Земли. На сегодняшний день лучшая защита от потери сигнала из-за облаков состоит в отправке лучей к нескольким приемникам сразу. Оптическая система Lincoln Lab на антивибрационной платформе. Шлюз The Gateway , который планируется построить в 2020-х годах, предоставит гораздо более широкие возможности для высокоскоростной лазерной связи в космосе. Она будет служить плацдармом и ретранслятором связи для лунных исследований.
Однако оптическая связь становится более сложной на больших расстояниях, так как требует крайней точности для направления лазерного луча. Чем дальше аппарат Psyche будет удаляться на пути к своей цели, тем слабее будет сигнал фотонов лазера. Кроме того, фотонам потребуется больше времени для достижения пункта назначения, создавая задержку более 20 минут. К тому времени, как данные достигнут Земли, наземному контролю придётся корректировать новое положение космического аппарата.
Тест был первым, который полностью включал наземные станции и передающее устройство, требуя от команд DSOC и Psyche работать вместе.
Там, на холмах недалеко от Лос-Анджелеса, инженеры включили маяк исходящей линии связи — лазер ближнего инфракрасного диапазона, направленный в сторону "Психеи". Спустя немногим более 50 секунд приемопередатчик на «Психее» принял сигнал и в ответ отправил свой собственный отклик обратно в Паломарскую обсерваторию.
Это событие ознаменовало первое успешное испытание DSOC, линии связи следующего поколения, которая передает информацию не с помощью радиоволн, а с помощью лазерного света. Это часть серии испытаний, которые НАСА проводит для ускорения связи в глубоком космосе в рамках различных миссий. Ранее, в других миссиях, лазерная связь уже была опробована на околоземной орбите и на пути к Луне и обратно, но данное испытание является самым сложным и проведено на беспрецедентном расстоянии.
NASA передала лазерное сообщение на расстоянии в 16 миллионов километров
Сообщается, что предыдущий рекорд дальности передачи стабильного лазерного луча значительно превзойден. Системы лазерной связи упаковывают данные в колебания световых волн в лазерах, кодируя сообщение в оптический сигнал, который передаётся на приёмник через инфракрасные лучи. На прошедшей на этой неделе в Брюсселе конференции SITA IT SUMMIT была представлен проект системы связи в небе при помощи прорывной лазерной технологии.
Лазерная связь заменит радио. Испытания на пороге очередного космического прорыва.
Эксперимент «ЭКОЛИНС» запланирован на 2023 год, по нему уже завершена стадия технического проектирования, сообщают «РИА Новости». Лазерный луч обеспечивает высокоскоростную связь с очень низкой вероятностью обнаружения, малыми затратами на. Положение Psyche 8 апреля, когда лазерный приемопередатчик DSOC передал данные со скоростью 25 Мбит/с на расстояние 225,3 млн. километров на Землю. Особое преимущество лазерная связь имеет в том случае, когда, кроме данных ЛВС, требуется передача телефонного потока ИКМ30. Лазерная связь позволит на высокой скорости обмениваться информацией не только между аппаратами на орбите, но и с наземными станциями.