В этом плане лазерная связь является одной из самых перспективных по скорости передачи данных и конфиденциальности. В этом заключается идея применения лазерной связи, также известной как оптическая связь, вместо радиоволн. Лазерная связь сильно зависит от атмосферных показателей, с радиосвязью же вопрос давно изучен и отработан", — заключил эксперт. При этом инфракрасный свет, который может использовать лазерная связь, имеет гораздо более высокую частоту, чем радиоволны.
Лазерная связь заработает в России
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. Благодаря высокой пропускной способности линий лазерной связи появляется возможность минимизировать количество наземных пунктов связи, расширяя зону покрытия. По сравнению с радиосвязью лазерная обладает большей скоростью передачи данных, меньшим энергопотреблением и низкой возможностью перехвата.
Основным ее недостатком является необходимость точного наведения луча, захвата и слежения за космическим аппаратом. Поскольку расходимость лазерного пучка очень невелика, задача попасть лучом с одного спутника в оптическое приемное устройство другого чрезвычайно сложна на расстоянии в 1000 километров от источника излучения пучок имеет диаметр всего 10 метров — нужен компромисс между точностью наведения и мощностью лазера.
Лазерная связь двух объектов осуществляется только посредством соединения типа «точка-точка». Технология основывается на передаче данных модулированным излучением в инфракрасной части спектра через атмосферу. Передатчиком служит мощный полупроводниковый лазерный диод. Информация поступает в приёмопередающий модуль, в котором кодируется различными помехоустойчивыми кодами, модулируются оптическим лазерным излучателем и фокусируется оптической системой передатчика в узкий коллимированный лазерный луч и передаётся в атмосферу. На принимающей стороне оптическая система фокусирует оптический сигнал на высокочувствительный фотодиод или лавинный фотодиод , который преобразует оптический пучок в электрический сигнал.
Эксперимент показал, как лазерный ретранслятор связи, расположенный на геосинхронной орбите, может быть полезен для скоростной передачи данных с МКС на Землю. Лазерная связь, также известная как оптическая связь, использует инфракрасный свет, а не традиционные радиоволны для отправки и приема сигналов. Более узкая длина волны инфракрасного света позволяет космическим аппаратам передавать больше данных.
Это интересно, это полезно, это будет применено в нашей дальнейшей работе по созданию новой орбитальной группировки», — заявил глава «Роскосмоса». Кроме того, госкорпорация совместно с РЖД планирует «провести один интересный эксперимент по квантовой передаче данных с борта на борт МКС и далее».
Мы в социальных сетях
- Космическая лазерная связь - это будущее подключения к Интернету
- Московские новости
- Проект «Сфера» переходит к практической реализации
- NASA испытало систему лазерной связи на орбите
Система «Сфера» получит лазерную связь
“Широкополосная лазерная связь для околоземной орбиты и спутников на Лунной орбите доказана, но дальний космос создает новые проблемы”. У лазерной связи частота колебаний очень высокая, мы можем передавать по одному каналу до 100 Гб. Лазерную связь успешно протестировали на расстоянии в 226 миллионов километров. Для «Системы лазерной связи» (КЭ «СЛС») возможно и перспективно применение оптоэлектронных процессоров для увеличения скорости передачи данных. В этом заключается идея применения лазерной связи, также известной как оптическая связь, вместо радиоволн. Лазерная связь будет полезна как для МКС, так и для будущих полетов на Луну и Марс.
CubeSat продемонстрирует самую быструю лазерную связь NASA из космоса
Тем самым NASA получило возможность заявить, что впервые по оптике были переданы инженерные данные с борта космического корабля из глубокого космоса. Также был поставлен другой эксперимент, когда одна наземная станция по мощному лазеру передала большой пакет данных на зонд, а зонд передал их обратно на другую наземную станцию на телескоп Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института в округе Сан-Диего, Калифорния. Пакет данных совершил путешествие туда и обратно, проделав в космосе путь дальностью 450 млн км. Наконец, была проверена возможность принимать оптический сигнал с «Психеи» одновременно двумя станциями на два далеко разнесённых телескопа.
Такая возможность может поднять скорость передачи данных за счёт снижения уровня ошибок, надо полагать , а также обеспечит канал связи, даже если над одной из станций приёма будет облачно, что для лазера станет непробиваемой стеной.
Фото: gettyimages. Эта технология повысит скорость передачи данных в 10-100 раз по сравнению с текущими возможностями, потенциально прокладывая путь к новому стандарту связи в дальнем космосе. НАСА планирует важный шаг к достижению этой цели, запустив и протестировав свою первую двустороннюю сквозную лазерную систему связи.
После прибытия, груз был установлен на внешней области станции. Благодаря этим компонентам, возможно осуществление дальнейшей навигации и сопровождения LCRD, расположенного на геосинхронной орбите. Оптический модуль ILLUMA-T имеет размеры, сравнимые с микроволновой печью, а его полезная нагрузка соответствует стандартному холодильнику. Лазерная связь не только обеспечит передачу колоссальных массивов данных с научных миссий, но также послужит надежным средством коммуникации между астронавтами и Землей во время исследования Луны, Марса и дальних границ космоса — доктор Джейсон Митчелл, директор дивизиона по передовым коммуникационным и навигационным технологиям SCaN. Сразу после монтажа оборудования, инженеры приступили к проведению испытаний и контрольных проверок с целью убедиться в нормальной работе ILLUMA-T. В настоящее время они осуществляют обмен данными с LCRD, ретранслятором, запущенным в 2021 году, который провел более 300 экспериментов по совершенствованию технологий лазерной связи в рамках программы NASA. Лазерная связь может изменить всю парадигму исследований для ученых на Земле, занимающихся научными и технологическими исследованиями на борту космической станции. Астронавты проводят исследования в различных областях, таких как биологические и физические науки, технологии, наблюдение Земли и многое другое, в орбитальной лаборатории во благо всего человечества.
Лазерная связь значительно увеличивает возможности передачи данных, предлагая более высокие скорости передачи данных и больше информации, упакованной в одну передачу. Добавление лазерной связи к космическим кораблям похоже на переход от коммутируемого доступа к высокоскоростному Интернету. Серия PTD использует обычный коммерческий космический корабль, чтобы обеспечить надежную платформу для эффективного тестирования технологий с минимальным изменением конструкции между запусками. Исторически сложилось так, что для большинства новых миссий космических аппаратов требовались специальные конструкции космических аппаратов, основанные на требованиях к их полезной нагрузке. Этот шаг столь же затратен и сложен, как переделка автомобиля каждый раз, когда человеку нужно путешествовать.
Лазерная связь - еще один способ беспроводной связи
Межспутниковая лазерная связь одна из ключевых концепций в Starlink, что сделает сеть независимой от наземных станций сопряжения и позволит передавать траффик напрямую от. Напомню первая статья об лазерной связи в космосе написана год назад Прочитав комменты от предыдущей записи про слова Илона Маска о будущем суперскоростном канале Лондон Сидней. Потому лазерная связь — это связь скрытная, что крайне выгодно отличает ее от привычных технологий передачи данных. Для связи в свободной атмосфере передатчики должны находиться в прямой видимости — дальность связи на поверхности Земли обычно не превышает пяти километров», — пояснил он. Инженеры NASA испытали первую систему лазерной связи, работающую на межпланетных расстояниях.
Лазерная связь - еще один способ беспроводной связи
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». По словам Сергея Григоровича, Илон Маск уже строит многоспутниковую систему, и она работает по такой схеме: с Земли станция бросает команду на спутник, тот — на следующую станцию, она — на второй спутник и далее. В России же хотят передавать информацию напрямую от спутника к спутнику, говорит научный сотрудник института.
Вместе они завершают работу над первой в НАСА двусторонней сквозной лазерной релейной системой.
LCRD и ILLUMA-T демонстрируют, как пользовательская миссия, в данном случае космическая станция, может извлечь выгоду из лазерного ретранслятора связи, расположенного на геосинхронной орбите. Оптическая связь в своей основе имеет инфракрасное световое излучение вместо традиционных радиоволн для передачи и приема сигналов. У инфракрасного света короче длина волны, это позволяет упаковывать больше данных в каждую передачу. Использование лазерной связи значительно повышает эффективность передачи данных и способствует более быстрому развитию научных открытий. После прибытия, груз был установлен на внешней области станции.
Благодаря этим компонентам, возможно осуществление дальнейшей навигации и сопровождения LCRD, расположенного на геосинхронной орбите. Оптический модуль ILLUMA-T имеет размеры, сравнимые с микроволновой печью, а его полезная нагрузка соответствует стандартному холодильнику.
Эти разрешения будут передаваться с наземной станции в Калифорнии и ретранслироваться через LCRD на другую наземную станцию, расположенную на Гавайях, в качестве еще одной демонстрации возможностей LCRD. TBIRD продемонстрирует нисходящие каналы передачи данных со скоростью 200 гигабит в секунду — самая высокая оптическая скорость, когда-либо достигнутая НАСА. TBIRD продолжает внедрение оптической связи НАСА, демонстрируя преимущества лазерной связи для околоземных научных миссий, которые собирают важные данные и большие подробные изображения. TBIRD отправляет обратно терабайты данных за один проход, демонстрируя преимущества более высокой пропускной способности и давая НАСА больше информации о возможностях лазерной связи на малых спутниках. TBIRD размером с коробку салфеток! Это действительно революционная возможность». Запущенный в начале 2023 года в стволе Dragon 27-й коммерческой миссии SpaceX по доставке грузов на Международную космическую станцию, интегрированный низкоорбитальный пользовательский модем и терминал-усилитель LCRD ILLUMA-T обеспечит лазерную связь с орбитальной лабораторией и расширит возможности живых астронавтов. С такой скоростью полнометражный фильм можно было скачать менее чем за минуту.
Лазерная связь обладает рядом преимуществ, включая высокую скорость и энергоэффективность, но сталкивается с вызовами, связанными с зависимостью от атмосферных условий и необходимостью точного наведения луча на целевой спутник. Напомним, технология лазерной связи, использующая инфракрасный свет для передачи данных, обещает большую скорость и дальность по сравнению с радиосвязью и может стать альтернативой ей в будущем. Ранее сообщалось, что в RuStore появились мини-приложения, не требующие установки.
"Дочка" "ИКС Холдинга" займется лазерной связью вслед за Starlink
Однако установка космической связи на основе лазеров сопряжено с рядом технических -первых, лазерный свет формирует достаточно узкий лучи. Лазерные станции используются для решения задач наземного автоматизированного комплекса управления группировкой отечественных космических аппаратов (КА). Межспутниковая лазерная связь одна из ключевых концепций в Starlink, что сделает сеть независимой от наземных станций сопряжения и позволит передавать траффик напрямую от. Лазерная связь обеспечивает большую гибкость миссии и быстрый способ доступа к данным из космоса. Система оптической связи Орион Artemis II (O2O) обеспечит лазерную связь во время миссии Artemis II.
NASA испытало систему лазерной связи на орбите
Потому лазерная связь — это связь скрытная, что крайне выгодно отличает ее от привычных технологий передачи данных. С помощью лазера они смогли установить связь с «Психеей», которая сейчас находится в 16 миллионах километрах от Земли. SpaceLink планирует провести демонстрацию ретрансляции данных в 2024 году после тестирования на орбите своих спутников связи.
NASA испытало систему лазерной связи на орбите
Исследователям удалось передать его на расстояние 2,4 километра, что сделало этот сигнал в 100 раз более стабильным, чем все предыдущие лазерные лучи, переданные через атмосферу. Это важный аспект, так как, отмечают исследователи, существующая технология ограничена природными факторами. На оборудование воздействуют, например, такие факторы, как ветер и незначительные вибрации. Однако в новой работе авторы уверяют, что переданный ими лазерный сигнал оказался даже более стабильным, чем атомные часы. Для достижения такого эффекта команда использовала множество различных тонких настроек, включая контроль температуры, шумоподавление и автоматическую регулировку удерживающих оборудование устройств. Сам лазерный луч был отправлен из окна пятого этажа здания, расположенного от конечной цели - площадки, на расстоянии 1,2 километра.
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.
Оптика должна многократно поднять скорость связи с далёкими станциями и будущей марсианской базой в частности. Сеанс связи с зондом состоялся, когда тот был на удалении 226 млн км от Земли, что в полтора раза больше, чем расстояние между Солнцем и Землёй. Это лучше всяких слов доказало, что концепция дальней космической оптической связи по сути верна и успешно реализуется. По крайней мере, в экспериментальных установках. На более близких дистанциях скорость оптической связи ощутимо выше.
Схема во всех случаях такая: сначала передатчик с Земли отправляет сигнал на космический аппарат, потом зонд посылает его назад, и его на Земле принимает телескоп. Как работает экспериментальная система NASA по оптической связи в дальнем космосе. К примеру, во время будущих телетрансляций из марсианской колонии тамошний корреспондент услышит вопрос землянина как минимум через три минуты, а то и через все двадцать. Это зависит от текущего взаимного расположения двух планет: расстояние между ними может составлять от 55 до 400 с лишним миллионов километров. Соответственно, сейчас ровер Perseverance и вся прочая марсианская техника получают команды инженеров с задержкой в несколько минут. Лазер, конечно, быстрее самого себя, то есть быстрее света, лететь не может, но учёные давно подметили, что лазерная связь была бы во много раз эффективнее радио за счёт того, что лазерный луч — очень "сконцентрированный", узкий.
В России создали образец терминала космической лазерной связи
Лазерная связь обладает рядом преимуществ, включая высокую скорость и энергоэффективность, но сталкивается с вызовами. Межспутниковая лазерная связь одна из ключевых концепций в Starlink, что сделает сеть независимой от наземных станций сопряжения и позволит передавать траффик напрямую от. Основным преимуществом использования лазерной связи по сравнению с радиоволнами является увеличенная полоса пропускания.