|
Марс получится подключить к Земле
|
|
|
|
За два года проект превзошел все свои технические цели, заложив основы высокоскоростной связи для будущих миссий НАСА на Марс. Технология оптической связи НАСА в дальнем космосе успешно продемонстрировала, что данные, закодированные с помощью лазеров, могут надежно передаваться, приниматься и декодироваться после удаления от Земли на миллионы миль на расстояния, сравнимые с расстояниями на Марсе. Спустя почти два года после запуска миссии агентства Psyche в 2023 году демонстрация технологии недавно завершила свой 65-й и последний полет, отправив лазерный сигнал на Psyche и получив ответный сигнал с расстояния 218 миллионов миль.
|
|
|
|
“НАСА выводит Америку на путь к Марсу, а передовые технологии лазерной связи приближают нас на один шаг к потоковой передаче видео высокой четкости и передаче ценных данных с поверхности Марса быстрее, чем когда-либо прежде”, - сказал исполняющий обязанности администратора НАСА Шон Даффи. “Технологии открывают новые горизонты, и мы стремимся протестировать и доказать возможности, необходимые для того, чтобы наступил Золотой век исследований”.
|
|
Рекордные технологии
|
|
|
|
Всего через месяц после запуска демонстрация оптической связи в глубоком космосе доказала, что она может посылать сигнал обратно на Землю. Она установила связь с оптическим терминалом на борту космического аппарата Psyche.
|
|
|
|
|
|
|
“Технология NASA тестирует аппаратуру в суровых условиях космоса, чтобы понять ее пределы и доказать ее возможности”, - сказал Клейтон Тернер, заместитель администратора Управления космических технологий в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне. - За два года эта технология превзошла наши ожидания, продемонстрировав скорость передачи данных, сопоставимую со скоростью широкополосного доступа в Интернет в домашних условиях, и отправив инженерные и тестовые данные на Землю с рекордных расстояний”.
|
|
|
|
11 декабря 2023 года впервые в истории была продемонстрирована демонстрация потоковой передачи видео сверхвысокой четкости на Землю с расстояния более 19 миллионов миль (что примерно в 80 раз превышает расстояние между Землей и Луной) с максимальной скоростью передачи 267 мегабит в секунду. Проект также превзошел рекорды дальности оптической связи 3 декабря 2024 года, когда он передал данные Psyche с расстояния в 307 миллионов миль (это больше, чем среднее расстояние между Землей и Марсом). В общей сложности наземные терминалы эксперимента получили от Psyche 13,6 терабит данных.
|
|
Как это работает
|
|
|
|
Эксперимент, проводимый Лабораторией реактивного движения НАСА (JPL) в Южной Калифорнии, состоит из летного лазерного приемопередатчика, установленного на космическом аппарате Psyche, а также двух наземных станций для приема и отправки данных с Земли. Мощный 3-киловаттный лазер восходящей линии связи, установленный на объекте JPL в Тейбл-Маунтин, передавал лазерный сигнал на Psyche, помогая приемопередатчику определить, куда направить лазер оптической связи обратно на Землю.
|
|
|
|
И Психея, и Земля движутся в космосе с огромной скоростью, и они настолько удалены друг от друга, что лазерному сигналу, который распространяется со скоростью света, может потребоваться несколько минут, чтобы достичь места назначения. Используя точное наведение, требуемое от наземных и бортовых лазерных передатчиков для замыкания канала связи, команды НАСА доказали, что оптическая связь может быть использована для поддержки будущих миссий по всей Солнечной системе.
|
|
|
|
Другой элемент эксперимента включал в себя обнаружение и расшифровку слабого сигнала после того, как лазер преодолел миллионы миль. В рамках проекта в качестве основной нисходящей станции был задействован 200-дюймовый телескоп Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института в округе Сан-Диего, который обеспечивал достаточную площадь сбора света для сбора самых слабых фотонов. Затем эти фотоны направлялись на высокоэффективную детекторную решетку в обсерватории, где информация, закодированная в фотонах, могла быть обработана.
|
|
|
|
“Мы столкнулись со многими проблемами, начиная от погодных явлений, из-за которых наши наземные станции были закрыты, и заканчивая лесными пожарами в Южной Калифорнии, которые повлияли на членов нашей команды”, - сказал Аби Бисвас, технолог и руководитель проекта оптической связи в дальнем космосе в JPL. “Но мы не сдавались, и я горжусь тем, что наша команда взяла на себя еженедельную рутинную работу по оптической передаче и приему данных с Psyche. Мы постоянно улучшали производительность и расширяли возможности, чтобы привыкнуть к этому новому виду связи в дальнем космосе, расширяя возможности технологии до предела”.
|
|
Блестящая новая эра
|
|
|
|
В ходе другого теста данные были переданы на экспериментальную радиочастотно-оптическую “гибридную” антенну в комплексе Deep Space Network в Голдстоуне близ Барстоу, штат Калифорния. Антенна была оснащена решеткой из семи зеркал общим диаметром 3 фута, что позволило антенне одновременно принимать радиочастотные и оптические сигналы от Psyche.
|
|
|
|
В рамках проекта также использовались Паломарская обсерватория Калифорнийского технологического института и меньший по размеру 1-метровый телескоп на Столовой горе, чтобы получить тот же сигнал от Psyche. Это называется “выстраиванием” и обычно выполняется с помощью радиоантенн для лучшего приема слабых сигналов и создания избыточности в системе.
|
|
|
|
“По мере того, как космические исследования продолжают развиваться, растут и наши потребности в передаче данных”, - сказал Кевин Коггинс, заместитель помощника администратора программы SCaN (космическая связь и навигация) НАСА в штаб-квартире агентства. “Будущие космические полеты потребуют от астронавтов отправлять изображения с высоким разрешением и данные приборов с Луны и Марса обратно на Землю. Расширение наших возможностей традиционной радиочастотной связи за счет мощностей и преимуществ оптической связи позволит НАСА соответствовать этим новым требованиям”.
|
|
|
|
Эта демонстрация является последней в серии экспериментов по оптической связи, финансируемых Программой технологических демонстрационных полетов Управления космических технологий, проводимой в Центре космических полетов имени Маршалла НАСА в Хантсвилле, штат Алабама, и программой сканирования агентства в рамках Управления космических операций. Миссией Psyche руководит Университет штата Аризона. Линди Элкинс-Тантон из Калифорнийского университета в Беркли является главным исследователем. За общее руководство миссией отвечает Лаборатория лабораторных исследований НАСА, управляемая Калифорнийским технологическим институтом в Пасадене, Калифорния.
|
|
|
|
Источник
|
