Майбутнє космічного зв’язку: вчені створили надчутливу оптичну систему

Нова система оптичного зв’язку, розроблена дослідниками з Технологічного університету Чалмерса у Швеції, відкриває нові можливості для більш швидкого та покращеного космічного зв’язку. Ця система використовує надчутливі приймачі та підсилювачі, що дозволяють передавати зображення, фільми та дані з космічних зондів на Землю.

Оптичні технології стають дедалі популярнішими у системах космічного зв’язку, оскільки демонструють меншу втрату сигналу проти радіохвиль під час передачі на великі відстані. Однак навіть світло втрачає свою силу на великих відстанях, тому потрібні надзвичайно чутливі приймачі, здатні сприймати значно ослаблені сигнали.

Дослідники з Чалмерса створили систему оптичного зв’язку з приймачем, який чутливіший, ніж демонструвалося раніше за високих швидкостей передачі. «Ми можемо продемонструвати нову систему оптичного зв’язку, яка дозволяє отримати більш швидку та безпомилкову передачу інформації на дуже великі відстані, наприклад, для передачі зображень або відео високої роздільної здатності з Місяця або Марса на Землю», — каже Пітер Андрексон, професор фотоніки в Чалмерсі та один із провідних авторів дослідження.

Система використовує оптичний підсилювач у приймачі, який посилює сигнал з мінімальним рівнем шуму, що дозволяє повторно використовувати інформацію, що міститься в ньому. Раніше дослідницька група змогла продемонструвати оптичний підсилювач без шуму, але досі він не міг бути практично використаний в оптичних лініях зв’язку через високі вимоги до передавача та приймача.

У новій системі дослідники задіяли приймач Землі двох із трьох частот світла, необхідні посилення без перешкод, тоді як передавач генерував лише одну частоту. Це спрощення передавача означає, що вже існуючі оптичні передавачі на борту супутників і зондів можуть використовуватися разом із підсилювачем у приймачі Землі.

«Цей фазочутливий оптичний підсилювач в принципі не генерує ніяких додаткових шумів, що сприяє підвищенню чутливості приймача і досягненню безпомилкової передачі даних навіть при більш низькій потужності сигналу», — говорить Расмус Ларссон, науковий співробітник в області фотоніки в Чалмерсі і один з провідних авторів дослідження.

Прогрес дослідників може допомогти вирішити проблему в обміні науковими даними, з якою стикаються космічні агенції сьогодні. «NASA говорить про «вузьке місце» в обміні науковими даними, і тут швидкість збору наукових даних із космосу на Землю є перешкоджаючим фактором у ланцюжку. Ми вважаємо, що наша система є важливим кроком уперед на шляху до практичного вирішення, яке може усунути цю проблему», – каже Пітер Андрексон.

Наступним кроком стане тестування системи оптичного зв’язку із впровадженим підсилювачем у ході польових досліджень на Землі, а потім і в каналах зв’язку між супутником та Землею.