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.
Лазерный интернет: как оптическая связь изменит всю авиацию
Беспроводная коммуникация в промышленности: Терминалы лазерной связи предлагают возможность беспроводной коммуникации на крупных промышленных предприятиях. Они способны обеспечить эффективную связь между различными точками производственного комплекса без необходимости прокладывания проводов, что упрощает развертывание и экономит ресурсы. Высокоскоростной интернет и передача данных: Технология лазерной связи обещает стать будущим стандартом для быстрого и надежного доступа в интернет в домашних условиях. Высокие скорости передачи данных могут обеспечить быстрый доступ к контенту в высоком разрешении, стриминговым сервисам и другим онлайн-приложениям.
Интеграция с умными устройствами и IoT: Лазерная связь может стать основой для беспроводного соединения между умными устройствами в доме, такими как умные датчики, умные домашние устройства, системы безопасности и умное освещение. Это способствует созданию умных и эффективных домов.
Подписаться NASA установило новый рекорд лазерной связи в космосе - 226 млн км Возможность пересылать на Землю данные в режиме реального времени, изображения в высоком разрешении и транслировать видео из глубин космоса сделает будущие экспедиции человечества намного более продуктивными. Сегодня даже самые передовые космические аппараты тратят по полтора часа на то, чтобы отправить с Марса одно качественное изображение. В 2023 году агентство NASA запустило роботизированный аппарат "Психея" для изучения крупного и богатого металлами одноименного астероида в главном поясе, между Марсом и Юпитером. На борту аппарата был установлен опытный образец оптического приемопередатчика, сигнал которого 14 ноября принял телескоп Паломарской обсерватории в Калифорнии.
НАСА в первую очередь использует радиочастоты для связи с космическими кораблями , но с прицелом на исследование человеком Луны и Марса и разработку усовершенствованных научных инструментов НАСА нуждается в более эффективных системах связи для передачи значительных объемов данных. Имея больше данных, исследователи могут делать важные открытия. 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.
Лазерные лучи настолько узки, что он [почти] не могут мешать друг другу». Более высокие частоты также означают более короткие волны, которые дают больше преимуществ.
Сигналы Ka-диапазона имеют длину волны от 7,5 миллиметров до 1 сантиметра. НАСА планирует использовать лазеры с длиной волны 1550 нанометров — той же, которая используется для наземных оптоволоконных сетей. Действительно, в своем развитии лазерная космическая связь опирается на существующие оптоволоконные технологии.
Более короткие волны и более высокие частоты означают, что в каждую секунду можно упаковать больше данных. Преимущества лазерной связи известны уже много лет, но лишь недавно инженеры смогли создать системы, превосходящие радиосвязь. Например, в 2013 году демонстрацией лунной лазерной связи НАСА доказала, что оптические сигналы могут надежно передавать информацию с лунной орбиты обратно на Землю.
Lincoln Lab сыграла важную роль в разработке многих систем лазерной связи в миссиях НАСА, начиная с первых демонстраций, проведенных с помощью засекреченного спутника GeoLITE в 2001 году. Я был рад, что НАСА все же решила использовать лазерную связь в этой миссии». Наземная установка для лазерной связи.
В дополнение к радио S-диапазона, во время миссии Артемида-2 Орион будет нести лазерную систему под названием Optical to Orion , или O2O. Ее главная задача будет заключаться в передаче 4K-видео с Луны зрителям на Землю. В случае успеха O2O откроет дверь для обмена большими объемами информации между будущими миссиями и Землей, позволяя проводить видеочаты с семьей, частные консультации с врачами или даже просто смотреть спортивные соревнования во время отдыха.
Чем больше времени люди будут проводить на Луне, тем важнее будет быстрая связь для их психического благополучия. 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.
Российский космический эксперимент «Система лазерной связи» (КЭ «СЛС»)
Система лазерной космической связи может быть в 10–100 раз эффективнее существующей радиочастотной технологии. 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. Лазерная связь может обеспечить высокоскоростную передачу данных с Марса, что очень важно для будущих колонистов. Системы лазерной связи легче, гибче и безопаснее радиочастотных систем, при этом могут использоваться совместно с ними. Лазерная связь позволит передавать на Землю от 10 до 100 раз больше данных, чем современные радиочастотные системы. НАСА планирует важный шаг к достижению этой цели, запустив и протестировав свою первую двустороннюю сквозную лазерную систему связи.
Лазерная связь заработает в России
Изображение взято с: youtube. На первом этапе проведут тестирование по действующему проекту LCRD. Глобальная система связи аэрокосмического ведомства Соединённых Штатов будет значительно модернизирована. На 5 декабря запланировали демонстрацию запуска лазерной ретрансляции.
Более высокие частоты также означают более короткие волны, которые дают больше преимуществ. Сигналы Ka-диапазона имеют длину волны от 7,5 миллиметров до 1 сантиметра. НАСА планирует использовать лазеры с длиной волны 1550 нанометров — той же, которая используется для наземных оптоволоконных сетей. Действительно, в своем развитии лазерная космическая связь опирается на существующие оптоволоконные технологии. Более короткие волны и более высокие частоты означают, что в каждую секунду можно упаковать больше данных.
Преимущества лазерной связи известны уже много лет, но лишь недавно инженеры смогли создать системы, превосходящие радиосвязь. Например, в 2013 году демонстрацией лунной лазерной связи НАСА доказала, что оптические сигналы могут надежно передавать информацию с лунной орбиты обратно на Землю. Lincoln Lab сыграла важную роль в разработке многих систем лазерной связи в миссиях НАСА, начиная с первых демонстраций, проведенных с помощью засекреченного спутника GeoLITE в 2001 году. Я был рад, что НАСА все же решила использовать лазерную связь в этой миссии». Наземная установка для лазерной связи. В дополнение к радио S-диапазона, во время миссии Артемида-2 Орион будет нести лазерную систему под названием Optical to Orion , или O2O. Ее главная задача будет заключаться в передаче 4K-видео с Луны зрителям на Землю. В случае успеха O2O откроет дверь для обмена большими объемами информации между будущими миссиями и Землей, позволяя проводить видеочаты с семьей, частные консультации с врачами или даже просто смотреть спортивные соревнования во время отдыха.
Чем больше времени люди будут проводить на Луне, тем важнее будет быстрая связь для их психического благополучия. 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.
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.
Спутниковая антенна полностью нивелирует весь выигрыш от наличия винглетов Самое же интересное заключается в том, что каждый самолет работает как ретранслятор сигнала на другие самолеты, летящие поблизости. То есть, с наземной станцией связывается не каждый борт, а только некоторые. Получается так называемая Mesh-сеть с ячеистой топологией, что обеспечивает высокую отказоустойчивость, поскольку при «падении» одного из оптических каналов связь все равно будет реализована «обходным» маршрутом.
Внедрение технологии обеспечит каждого пассажира в каждом из самолетов настоящим широкополосным мобильным интернетом по доступной цене — то есть, можно будет хоть HD-видео смотреть или играть в онлайн-игры, но технология нужна не только для развлечения.
Лазер вместо радиоволн: космическая связь в ИК-диапазоне ускорила передачу данных
Однако установка космической связи на основе лазеров сопряжено с рядом технических -первых, лазерный свет формирует достаточно узкий лучи. В этом заключается идея применения лазерной связи, также известной как оптическая связь, вместо радиоволн. С точки зрения эффективности лазерная связь позволяет добиться роста скорости передачи данных в 10—100 раз, если сравнивать с применяемой сейчас. Устройство связи ориентировалось на лазерный сигнал «маяка», отправленный с Земли. Лазерная связь обладает рядом преимуществ, включая высокую скорость и энергоэффективность, но сталкивается с вызовами. В США решили отложить испытания межспутниковой лазерной связи, проект создания которой получил наименование Blackjack.
SpaceLink продемонстрирует лазерную связь с МКС в 2024 году
В NASA пояснили, что новая система лазерной связи предназначена для передачи данных из глубокого космоса. Эксперимент «ЭКОЛИНС» запланирован на 2023 год, по нему уже завершена стадия технического проектирования, сообщают «РИА Новости». TBIRD продолжает внедрение оптической связи НАСА, демонстрируя преимущества лазерной связи для околоземных научных миссий. К сожалению, пока нет полноценной рабочей системы лазерной связи, а значит, переход на нее еще не состоится. Лазерная связь между спутниками связи на орбите предоставит возможность абонентам на Земле обмениваться данными с малыми задержками, что позволит пассажирам самолётов.
NASA испытало систему лазерной связи на орбите
Transcelestial создала запатентованную технологию беспроводной лазерной связи (иначе называемую беспроводной волоконной оптикой), которая сочетает в себе скорость оптоволокна. Основным преимуществом использования лазерной связи по сравнению с радиоволнами является увеличенная полоса пропускания. НАСА планирует важный шаг к достижению этой цели, запустив и протестировав свою первую двустороннюю сквозную лазерную систему связи. Опыт по созданию терминалов лазерной связи АО «НПК «СПП» и результаты космического эксперимента «Система лазерной связи» (КЭ СЛС) могут быть использованы для дальнейших.
В МФТИ создан терминал космической лазерной связи
Эксперимент DSOC направлен на демонстрацию скоростей передачи данных в 10-100 раз больше, чем у современных радиочастотных систем, используемых космическими аппаратами сегодня, согласно NASA. 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.
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. Например, первый сеанс оптической связи с «Психеей» состоялся , когда она улетела от Земли на 31 млн км. Подобные скорости в оптике будут на один—два порядка выше, чем в радиочастотном диапазоне.
В ближайшей перспективе разработчики планирует представить версию терминала с усовершенствованной оптикой. Ранее издание SpaceNews сообщило, что американская компания John Deere выбрала SpaceX для подключения своих беспилотных тракторов к спутниковому интернету для обеспечения их автономной работы в условиях сельской местн ости.
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. 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.
Космическая лазерная связь - это будущее подключения к Интернету
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. За это время и зонд, и планета успеют переместиться. Поэтому лазеры восходящего и нисходящего каналов должны будут адаптироваться к изменению положения.
Системы лазерной связи обеспечивают миссиям повышенную скорость передачи данных, то есть они могут отправлять и получать больше информации за одну передачу по сравнению с традиционными радиоволнами. Кроме того, эти системы легче, гибче и надежнее. Лазерная связь может дополнить радиочастотную связь, которую сегодня использует большинство миссий НАСА. LCRD — это первая технологическая демонстрация агентством двухсторонней лазерной релейной системы.
Эти эксперименты тестируют и совершенствуют лазерные системы — главная цель миссии. Эксперименты, проведенные НАСА, другими государственными учреждениями, академическими кругами и промышленностью, измеряют долгосрочное воздействие атмосферы на сигналы лазерной связи; оценка применимости технологии для будущих миссий; и тестирование возможностей лазерного ретранслятора на орбите. Центр в Гринбелте, штат Мэриленд. НАСА продолжает принимать предложения о новых экспериментах, которые помогут усовершенствовать оптические технологии, расширить знания и определить будущие приложения.
Оптика на порядок увеличила бы его пропускную способность. Блок лазерного приёмопередатчика «Психеи» не предназначен для передачи научных данных с борта зонда на Землю. Для демонстрации и испытаний возможностей оптической связи видео и другие данные были записаны в него ещё на Земле. Тем не менее, команда зонда смогла продублировать передачу фрагмента инженерных данных с борта зонда по оптическому каналу в то же время, как эти данные передавались по основному радиоканалу.
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. Учёные получили подтверждение успешного размещения спутника на орбите и установили первые связи с ним.