Система оптической связи дальнего космоса НАСА впервые отправляет и получает данные издалека

Пользовательская оценка: 5 / 5

DSOC, эксперимент, который может изменить способы связи космических кораблей, достиг «первого света», впервые отправив данные с помощью лазера на Луну и обратно. Эксперимент НАСА по оптической связи в глубоком космосе (DSOC) отправил ближний инфракрасный лазер, закодированный с тестовыми данными с расстояния около 10 миллионов миль, что примерно в 40 раз дальше, чем Луна от Земли, на телескоп Хейла в Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института в Калифорнии, Сан-Диего. . Калифорния взорвалась. Это самая дальняя демонстрация оптической связи, которую когда-либо видели.

На борту недавно запущенного космического корабля «Психея» DSOC собирается передавать на Землю тестовые данные с высокой пропускной способностью во время двухлетней демонстрации технологий, пока «Психея» путешествует к главному поясу астероидов между Марсом и Юпитером. Лаборатория реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии управляет как DSOC, так и Psyche.

Демонстрация технологии достигла «первого света» рано утром 14 ноября после того, как лазерный приемник, усовершенствованный инструмент на борту «Психеи», который может отправлять и принимать сигналы ближнего инфракрасного диапазона, был связан с мощным лазерным маяком, транслирующимся из Лаборатории оптических коммуникационных телескопов в Объект Столовая гора в Лаборатории реактивного движения недалеко от Райтвуда, Калифорния. Маяк восходящей линии связи помог приемопередатчику направить лазер нисходящей линии связи на Паломар (расположенный в 80 милях к югу от Столовой горы), в то время как автоматизированные системы приемопередатчика и наземных станций точно настраивали наведение.

Достижение первого света является одной из нескольких важных вех для DSOC в ближайшие месяцы, открывая путь к более высокой скорости передачи данных, которая может передавать научную информацию, изображения высокой четкости и потоковое видео для поддержки следующего большого скачка человечества: отправки людей на Марс. сказала Труди Кертис, менеджер по демонстрации технологий в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне.

Тестовые данные также передавались одновременно через лазеры восходящей и нисходящей линии связи. Эта процедура, известная как «закрытие канала», является основной целью эксперимента. Хотя демонстрация технологии не передает данные миссии от Psyche, она тесно сотрудничает с командой поддержки миссии Psyche, чтобы гарантировать, что операции DSOC не мешают работе космического корабля.

«Испытания во вторник утром были первыми, в которых наземное оборудование и бортовой приемопередатчик были полностью интегрированы, что потребовало совместной работы оперативных групп DSOC и Psyche», — сказала Мира Сринивасан, руководитель операций DSOC в JPL. «Это был большой вызов, и нам еще предстоит много работы, но за короткое время мы смогли отправлять, получать и расшифровывать данные».

Этот этап потребовал от проекта выполнения ряда других этапов: от снятия защитной крышки лазерного приемопередатчика до включения устройства. Тем временем космический корабль «Психея» проводит собственные проверки, в том числе активирует двигательные установки и испытательные приборы, которые будут использоваться для изучения астероида «Психея», когда он прибудет туда в 2028 году.

Первый свет и первые части

После успеха First Light команда DSOC теперь будет работать над улучшением систем, контролирующих наведение лазера нисходящей линии связи на борту трансивера. Как только это будет выполнено, проект может начать демонстрацию поддержания высокоскоростной передачи данных от приемопередатчика к Паломару на различных расстояниях от Земли. Эти данные имеют форму битов (наименьших единиц данных, которые может обработать компьютер), которые закодированы в лазерных фотонах — квантовых частицах света. После того как специальный высокоэффективный сверхпроводящий детектор обнаруживает фотоны, используются новые методы обработки сигналов для извлечения данных из отдельных фотонов, прибывающих в телескоп Хейла.

Цель эксперимента DSOC — продемонстрировать скорость передачи данных от 10 до 100 раз выше, чем у современных радиочастотных систем, используемых в настоящее время на космических кораблях. И лазерное радио, и ближняя инфракрасная связь используют электромагнитные волны для передачи данных, но ближний инфракрасный свет упаковывает данные в более компактные волны, позволяя наземным станциям получать больше данных. Это поможет будущим исследовательским миссиям с участием человека и роботов, а также обеспечит поддержку высокоточных научных инструментов.

«Оптическая связь станет благом для ученых и исследователей, которые всегда хотят большего от своих космических миссий, и позволит человеку исследовать глубокий космос», — говорит доктор. Джейсон Митчелл, директор отдела передовых коммуникационных и навигационных технологий программы НАСА «Космическая связь и навигация» (SCaN). «Больше данных означает больше открытий». Хотя оптическая связь уже была продемонстрирована на околоземной орбите и на Луне, DSOC — это первое испытание в глубоком космосе. Точно так же, как вы используете лазерную указку, чтобы отслеживать движущуюся монету на расстоянии в милю, наведение лазерного луча на миллионы миль требует чрезвычайно точного «наведения».

Демонстрация также должна компенсировать время, необходимое свету для путешествия от космического корабля до Земли на огромные расстояния: на самом дальнем расстоянии от Психеи до нашей планеты фотонам ближнего инфракрасного диапазона DSOC потребуется около 20 минут, чтобы вернуться (до 14 ноября). В тесте путешествие от Психеи до Земли заняло около 50 секунд). За это время и космический корабль, и планета переместились, поэтому лазеры восходящей и нисходящей линии связи должны адаптироваться к изменению местоположения.

«Достижение первого света — это огромное достижение. Наземные системы успешно обнаружили лазерные фотоны из дальнего космоса с помощью приемника полета DSOC на борту Psyche», — сказал Аби Бисвас, технолог проекта DSOC в JPL. «Мы также смогли передавать данные, то есть обмениваться «оптическими битами» в глубокий космос и обратно».

DSOC является последней из серии демонстраций оптической связи, финансируемых Управлением космических технологий НАСА и программой космической связи и навигации (SCaN) в рамках Управления космических операций агентства.

источник: НАСА