В NASA сообщили, что 8 апреля провели очередное испытание дальней космической связи по оптическому каналу. NASA передало информацию к зонду Psyche, который отправляется к астероиду Психея, с помощью лазерной системы связи. Особое преимущество лазерная связь имеет в том случае, когда, кроме данных ЛВС, требуется передача телефонного потока ИКМ30. Для связи в свободной атмосфере передатчики должны находиться в прямой видимости — дальность связи на поверхности Земли обычно не превышает пяти километров», — пояснил он.
NASA установило новый рекорд лазерной связи в космосе - 226 млн км
Лазерная связь позволяет передавать в 1 000 раз больше данных за единицу времени с в 10 раз большей скоростью. В России создан прототип компактного терминала космической лазерной связи, который можно использовать на спутниках формата кубсат. 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). Российские учёные и инженеры успешно установили связь с микроспутником «Импульс-1», который был разработан для изучения Солнца и проверки лазерной спутниковой связи.
Airbus внедрит высокоскоростную лазерную связь
Лазерная связь обладает рядом преимуществ, включая высокую скорость и энергоэффективность, но сталкивается с вызовами. Лазерная связь будет полезна как для МКС, так и для будущих полетов на Луну и Марс. Как объяснили ученые, современные системы подводной лазерной связи имеют высокую стоимость и способны поддерживать широкий канал связи только на небольших дистанциях. Лазерная связь сильно зависит от атмосферных показателей, с радиосвязью же вопрос давно изучен и отработан", — заключил эксперт.
Учёные протестировали лазерную связь на расстоянии 226 000 000 км (2 фото + видео)
Помимо того, что TBIRD находится на стандартном коммерческом космическом корабле, он также был построен из существующих коммерческих телекоммуникационных аппаратных продуктов, которые были модифицированы для экстремальных условий космоса. Использование существующих компонентов повышает эффективность и обеспечивает экономию средств. В ходе миссии PTD-3 продемонстрирует очень стабильное наведение тела, что означает, что космический корабль может быть точно направлен на наземную станцию , чтобы облегчить демонстрацию TBIRD на нисходящей линии связи. Обтекаемая конструкция TBIRD не содержит никаких движущихся механизмов, поэтому способность космического корабля наводиться позволяет связывать телескоп лазерной связи из космоса с землей.
PTD-3 будет запущен уже 25 мая 2022 года со станции космических сил на мысе Канаверал во Флориде в рамках совместной миссии SpaceX Transporter-5, в которой будет использоваться ракета Falcon 9 для запуска нескольких спутников CubeSat.
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. Представители НАСА считают, что если проект окажется успешным, то астронавты следующих десятилетий, направляющиеся на Луну или Марс, смогут использовать лазерный свет в качестве средства связи с Землей. Задача связи на таких дистанциях требует астрономической точности, но, в случае успеха, сулит огромные преимущества, поскольку лазерный свет имеет более короткие длины волн, чем радиоволны. А это позволит космическим миссиям отправлять в 10—100 раз больше информации в единицу времени, чем сейчас.
Новая система представляет собой наземный излучатель лазера с длиной волны 1150 нанометров. На беспилотнике устанавливается лазерный детектор и система зеркал. Суть системы заключается в том, что лазерная установка наводит луч на беспилотник. Система зеркал на беспилотнике затем модулирует лазерный луч в соответствии с передаваемыми данными и отражает его обратно.
Группа исследователей из НАСА, Массачусетского технологического института и других учреждений установила рекорд по передаче данных на земную станцию при помощи лазерной связи. 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.
Что за эксперимент с космической лазерной связью задумали в России?
Организуемый канал лазерной связи имеет высокую защищённость, скрытность и малозаметность. С помощью лазера они смогли установить связь с «Психеей», которая сейчас находится в 16 миллионах километрах от Земли. С помощью лазера они смогли установить связь с «Психеей», которая сейчас находится в 16 миллионах километрах от Земли. “Широкополосная лазерная связь для околоземной орбиты и спутников на Лунной орбите доказана, но дальний космос создает новые проблемы”.
НАСА протестировало лазерную связь в космосе на расстоянии свыше 16 000 000 км
Лазерная связь двух объектов осуществляется только посредством соединения типа «точка-точка». Летный лазерный приемопередатчик для демонстрации технологии оптической связи в глубоком космосе (DSOC) в JPL в апреле 2021 года. Лазерная связь обеспечивает большую гибкость миссии и быстрый способ доступа к данным из космоса.
Земля впервые получила лазерный сигнал с расстояния 16 миллионов километров
В ходе миссии PTD-3 продемонстрирует очень стабильное наведение тела, что означает, что космический корабль может быть точно направлен на наземную станцию , чтобы облегчить демонстрацию TBIRD на нисходящей линии связи. Обтекаемая конструкция TBIRD не содержит никаких движущихся механизмов, поэтому способность космического корабля наводиться позволяет связывать телескоп лазерной связи из космоса с землей. PTD-3 будет запущен уже 25 мая 2022 года со станции космических сил на мысе Канаверал во Флориде в рамках совместной миссии SpaceX Transporter-5, в которой будет использоваться ракета Falcon 9 для запуска нескольких спутников CubeSat. Вторая, отдельная демонстрация технологий, поддерживаемая программой NASA Small Spacecraft Technology, также будет проходить на борту запуска Transporter-5: CubeSat Proximity Operations Demonstration, которая продемонстрирует рандеву, операции сближения и стыковку с использованием двух 3-компонентных CubeSat.
Специалистам удалось отправить данные с помощью лазера далеко за пределы Луны — на расстояние почти в 16 миллионов километров от Земли. Данные получил космический аппарат Psyche, направляющийся к одноименному астероиду в поясе астероидов между Марсом и Юпитером.
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.
Чтобы решить эту проблему, исследователи работали с поставщиком усилителя. Устройство модифицировали так, чтобы оно выделяло тепло за счёт проводимости. Кроме того, лазерные лучи могут искажаться из-за атмосферных воздействий и погодных условий. Это может привести к потере мощности и, в свою очередь, к потере данных. Чтобы решить проблему, учёные разработали собственную версию автоматического повторного запроса ARQ — протокола для контроля ошибок при передаче данных по каналу связи. Наземный терминал использует низкоскоростной сигнал восходящей линии связи, чтобы сообщить спутнику, что он должен повторно передать любой блок данных или кадр, которые были потеряны или повреждены.
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.