Лазерная связь обладает рядом преимуществ, включая высокую скорость и энергоэффективность, но сталкивается с вызовами. К сожалению, пока нет полноценной рабочей системы лазерной связи, а значит, переход на нее еще не состоится. об этом сообщили во время стрима по запуску очередной партии Starlink.
Читайте также
- В NASA испытали лазерный «интернет»: 25 Мбит/с на расстояние 226 миллионов километров
- Плюсы и минусы лазерной связи
- Российские разработчики представили проект лазерной связи в космосе
- Новости технологий и науки
Лазерная связь заменит радио. Испытания на пороге очередного космического прорыва.
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. Тогда свет прошел расстояние почти в 16 млн км. Затем «Психее» был отправлен обратный сигнал.
Сюда можно включить и обслуживание Северного морского пути — перспективного транспортного коридора, а также развитие широкополосного доступа в Интернет и «интернета вещей» в удаленных и труднодоступных районах страны. О проекте «Сфера» впервые рассказал в ходе прямой линии 7 июня 2018 г. Президент РФ Владимир Путин. Интернет со средней орбиты Одна из запланированных первоочередных задач — создание спутника-демонстратора системы широкополосного доступа в Интернет на орбите средней высоты «СКИФ». Запустить аппарат планируется уже в 2022 г. Его выполнение позволит закрепить за Россией выделенный орбитально-частотный ресурс и начать развертывание орбитальной группировки. Если мы пропустим очередь, нам придется заново договариваться с Союзом электросвязи.
И здесь надо учитывать, что в Бюро радиосвязи МСЭ после нас заявлено еще где-то 280 систем со всего мира, так как многие идут по этому пути». Параллельно подготовке демонстратора запуск осенью 2022 г. Планируется, что пропускная способность одного аппарата «СКИФ» составит 150 гигабит в секунду, соответственно вся система может считаться группировкой террабитного класса. В первую очередь «СКИФ» предназначен для снабжения скоростным интернетом малодоступных и удаленных районов страны, а также судов, передвигающихся по Северному морскому пути. Сборка демонстратора будет проходить в ИСС имени М. 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.
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.
Беспроводная коммуникация в космосе: Космические исследования и миссии требуют передованных технологий связи. Терминалы лазерной связи способны обеспечить эффективную и высокоскоростную беспроводную связь между космическими аппаратами, спутниками, станциями и земными контрольными центрами. Это особенно критично, учитывая ограниченность проводных технологий в космических условиях. Проект ставит перед собой задачу улучшить передачу данных в ключевых областях, где надежность и скорость играют решающую роль.
Забиты уже все радиочастоты, из-за чего получить канал — непростая процедура. Лазерная связь, по словам Григоровича, поможет всё это решить: Частота колебаний высокая, и можно передавать по одному каналу до 100 Гб; Узкая направленность лазерного луча, в космосе он не рассеивается, и перехватить его практически невозможно.
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.
Плюсы и минусы лазерной связи
- Проект «Сфера» переходит к практической реализации
- Все новости
- США выделят Micron $6,1 млрд для американских заводов по производству микросхем
- Российская сеть лазерных станций
Земля впервые получила лазерный сигнал с расстояния 16 миллионов километров
Устройство связи ориентировалось на лазерный сигнал «маяка», отправленный с Земли. Лазерная связь будет полезна как для МКС, так и для будущих полетов на Луну и Марс. В России создан прототип компактного терминала космической лазерной связи, который можно использовать на спутниках формата кубсат. Особое преимущество лазерная связь имеет в том случае, когда, кроме данных ЛВС, требуется передача телефонного потока ИКМ30. «Московские новости» продолжают серию материалов о цифровом бессмертии — о том, как технологии позволяют имитировать личность человека и создавать цифровых двойников.
В России создали образец терминала космической лазерной связи
| Космический аппарат «Психея» провел сеанс лазерной связи с расстояния 16 миллионов километров | Лазерный луч обеспечивает высокоскоростную связь с очень низкой вероятностью обнаружения, малыми затратами на. |
| CubeSat продемонстрирует самую быструю лазерную связь NASA из космоса » Android-Robot | Переход на лазерную связь позволит увеличить пропускную способность от 10 до 100 раз по сравнению с радиосвязью. |
| CubeSat продемонстрирует самую быструю лазерную связь NASA из космоса » Android-Robot | Устройство связи ориентировалось на лазерный сигнал «маяка», отправленный с Земли. |
| Росатом запланировал эксперимент с космической лазерной связью на 2024 год | При помощи инфракрасной лазерной системы можно реализовать связь с орбитой и космосом нового качественного уровня. |
| Лазерная связь заработает в России | В данном разделе вы найдете много статей и новостей по теме «лазерная связь». Все статьи перед публикацией проверяются, а новости публикуются только на основе статей из. |
Лазерная связь заработает в России
С помощью лазера они смогли установить связь с «Психеей», которая сейчас находится в 16 миллионах километрах от Земли. Выставка «Связь» проходит с 23 по 26 апреля в Центральном выставочном комплексе «Экспоцентр» в Москве. Лазерную связь успешно протестировали на расстоянии в 226 миллионов километров.
Что за эксперимент с космической лазерной связью задумали в России?
Кроме того, лазерная связь обеспечивает повышенную безопасность по сравнению с традиционными радиоволнами, поскольку ее сложнее перехватить и декодировать. Этот аспект особенно важен для чувствительных миссий и связи с секретной информацией. Кроме того, лазерная связь позволяет создавать более гибкие наземные системы, обеспечивая лучшую адаптивность и масштабируемость сетей связи. После прибытия полезная нагрузка была установлена на японском экспериментальном модуле-объекте станции. Доктор Джейсон Митчелл Jason Mitchell , директор отделения передовых технологий связи и навигации SCaN, выразил свое волнение по поводу этого достижения, заявив: «Лазерная связь не только позволит получать больше данных от научных миссий, но и может стать важнейшим двусторонним каналом связи НАСА, который позволит астронавтам поддерживать связь с Землей во время исследований Луны, Марса и других миров».
LCRD, находящийся на геостационарной орбите, затем будет передавать сигналы на наземные станции в Калифорнии и на Гавайях. После того, как она прибудет на землю, данные будут переданы команде ILLUMA-T в Центре космических полетов имени Годдарда, чтобы проверить, что они по-прежнему точны и высокого качества на этих скоростях.
Если эксперимент увенчается успехом, НАСА надеется, что лазерная связь может стать регулярной частью операций не только на МКС, но и для сети ближнего космоса, которая будет охватывать спутники, вращающиеся вокруг Земли и Луны, и сети Дальнего космоса.
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. Чтобы решить эту проблему, исследователи работали с поставщиком усилителя.
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.
Космическая лазерная связь - это будущее подключения к Интернету
| Учёные протестировали лазерную связь на расстоянии 226 000 000 км (2 фото + видео) | Новинки ИТ | Лазерную связь успешно протестировали на расстоянии в 226 миллионов километров. |
| «Роскосмос» займется лазерной связью: Космос: Наука и техника: | Лазерная связь, использующая инфракрасный свет для передачи данных, обладает рядом преимуществ перед радиосвязью, включая высокую скорость и возможность передачи на. |
| NASA установило новый рекорд лазерной связи в космосе - 226 млн км | Летный лазерный приемопередатчик для демонстрации технологии оптической связи в глубоком космосе (DSOC) в JPL в апреле 2021 года. |
| NASA установило новый рекорд лазерной связи в космосе - 226 млн км | В США решили отложить испытания межспутниковой лазерной связи, проект создания которой получил наименование Blackjack. |
| НАСА тестирует двустороннюю высокоскоростную лазерную систему космической связи | “Широкополосная лазерная связь для околоземной орбиты и спутников на Лунной орбите доказана, но дальний космос создает новые проблемы”. |
Российские разработчики представили проект лазерной связи в космосе
Основное преимущество оптической передачи данных перед радиоволнами — скорость. Подпишитесь , чтобы быть в курсе. 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. Цифровой прорыв: как искусственный интеллект меняет медийную рекламу 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.
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. Она предназначена для астрофизических исследований в ультрафиолетовом и видимом диапазонах электромагнитного спектра с высоким угловым разрешением, а также для регистрации гамма-излучения в энергетическом диапазоне от 10 кэВ до 10 МэВ. Саровский ядерный центр для обсерватории создаёт блок спектрографов для регистрации ультрафиолетового излучения звёзд и построение их изображений в УФ- и оптическом участках спектра.
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. Тем самым NASA получило возможность заявить, что впервые по оптике были переданы инженерные данные с борта космического корабля из глубокого космоса.
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. Это было сложное испытание, и нам предстоит ещё много работы, но на короткое время нам удалось передать, принять и декодировать некоторые данные.
В NASA испытали лазерный «интернет»: 25 Мбит/с на расстояние 226 миллионов километров
| Российский космический эксперимент «Система лазерной связи» (КЭ «СЛС») | Ее спутники Starlink начали использовать лазерную связь для обратной связи. |
| Роскосмос. Проект «Сфера» переходит к практической реализации - Новости - Госкорпорация «Роскосмос» | Лазерная связь сильно зависит от атмосферных показателей, с радиосвязью же вопрос давно изучен и отработан", — заключил эксперт. |
| В России появился конкурент Starlink по внедрению лазерной связи в космосе | Инженеры NASA испытали первую систему лазерной связи, работающую на межпланетных расстояниях. |
Земля впервые получила лазерный сигнал с расстояния 16 миллионов километров
В 2024 году «Росатом» протестирует технологию космической лазерной связи. Положение Psyche 8 апреля, когда лазерный приемопередатчик DSOC передал данные со скоростью 25 Мбит/с на расстояние 225,3 млн. километров на Землю. Летный лазерный приемопередатчик для демонстрации технологии оптической связи в глубоком космосе (DSOC) в JPL в апреле 2021 года.
Британцы испытали лазерную связь для беспилотников
Теперь аппарат отдалился от дома еще больше, и скорость передачи данных упала. Когда 8 апреля он снова связался с Землей, это произошло уже на расстоянии 226 млн км. Система лазерной связи подключилась к радиопередачику «Психеи», а затем отослала копию инженерных данных по световому лучу. Кроме того, инженерам впервые удалось скомандовать передатчику начать отправку данных, собранных «Психеей», по оптическому каналу.
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. 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.
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. У систем лазерной связи также есть проблема рассеивания, и к тому же пересекающиеся лучи могут «запутать» данные. Но лазерный луч, отправленный с Луны, к моменту прибытия на Землю охватит область шириной всего 6 км. Это означает, что вероятность пересечения любых двух лучей значительно ниже. Кроме того, им не придется бороться за частоты в уже переполненном участке спектра. С помощью лазеров вы можете передавать практически неограниченное количество данных, говорит Корнуэлл. 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.
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. 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.