NASA демонструє першу двосторонню наскрізну лазерну систему зв’язку

NASA демонструє лазерний зв’язок під час кількох місій, демонструючи переваги інфрачервоного світла для наукових і дослідницьких місій, які передають терабайти важливих даних. Цього листопада на Міжнародній космічній станції відбудеться «кричаща» демонстрація технологій. Корисне навантаження ILLUMA-T (Інтегрований лазерний комунікаційний демонстраційний модем і підсилювач на низькій орбіті) запускається на Міжнародну космічну станцію, щоб продемонструвати, як місії на низькій навколоземній орбіті можуть отримати користь від лазерного зв’язку.

Лазерний зв’язок використовує невидиме інфрачервоне світло для надсилання та отримання інформації з вищою швидкістю передачі даних, надаючи космічним апаратам можливість надсилати більше даних на Землю за одну передачу та прискорюючи відкриття для дослідників.

Під керівництвом програми НАСА з космічного зв’язку та навігації (SCaN) ILLUMA-T завершує першу двонаправлену наскрізну лазерну комунікаційну ретрансляцію NASA, працюючи з LCRD агентства (Демонстрація реле лазерного зв’язку). LCRD був запущений у грудні 2021 року і зараз демонструє переваги лазерного зв’язку з геосинхронної орбіти шляхом передачі даних між двома наземними станціями на Землі в серії експериментів.

Деякі з експериментів LCRD включають вивчення впливу атмосфери на лазерні сигнали, підтвердження здатності LCRD працювати з декількома користувачами, тестування мережевих можливостей, таких як мережа, стійка до затримок/перебоїв (DTN) через лазерні канали, і дослідження покращених можливостей навігації. Після того, як ILLUMA-T буде встановлено на зовнішній частині космічної станції, корисне навантаження завершить першу в космосі демонстрацію НАСА можливостей двостороннього лазерного реле.

Як це працює

Оптичний модуль ILLUMA-T складається з телескопа та двовісного підвісу, який дозволяє наводити та відстежувати LCRD на геосинхронній орбіті. Розмір оптичного модуля приблизно схожий на мікрохвильову піч, а сам корисне навантаження можна порівняти зі звичайним холодильником.

ILLUMA-T передаватиме дані з космічної станції на LCRD зі швидкістю 1,2 гігабіта в секунду, а потім LCRD надсилатиме дані на оптичні наземні станції в Каліфорнії чи на Гаваях. Щойно дані досягнуть цих наземних станцій, їх буде надіслано до Операційного центру місії LCRD, розташованого в комплексі NASA White Sands у Лас-Крусесі, Нью-Мексико. Після цього дані будуть надіслані групам наземних операцій ILLUMA-T у Центр космічних польотів імені Годдарда в Грінбелті, штат Меріленд. Там інженери визначать, чи дані, надіслані через цей наскрізний процес ретрансляції, є точними та високоякісними.

«Основна роль NASA Goddard полягає в тому, щоб забезпечити успішний лазерний зв’язок і роботу корисного навантаження з LCRD і космічною станцією», — сказав заступник керівника проекту ILLUMA-T Метт Магсамен. «Оскільки LCRD активно проводить експерименти, які випробовують і вдосконалюють лазерні системи, ми з нетерпінням чекаємо можливості вивести можливості космічного зв’язку на наступний крок і спостерігаємо за успіхом цієї співпраці між двома корисними навантаженнями».

Коли ILLUMA-T передає свій перший промінь лазерного світла через оптичний телескоп до LCRD, починається наскрізний експеримент із лазерним зв’язком. Після експериментальної фази з LCRD ILLUMA-T може стати робочою частиною космічної станції та значно збільшити обсяг даних, які NASA може надсилати до та з орбітальної лабораторії.

Передача даних на супутники-ретранслятори не є новим досягненням для космічної станції. З моменту свого завершення в 1998 році орбітальна лабораторія покладалася на парк супутників радіочастотної ретрансляції, відомих як супутники відстеження та ретрансляції даних NASA, які є частиною мережі ближнього космосу агентства. Супутники-ретранслятори забезпечують місії постійним контактом із Землею, оскільки вони можуть бачити космічний корабель і наземну антену одночасно.

Лазерний зв’язок може змінити правила гри для дослідників на Землі, які проводять наукові та технологічні дослідження на борту космічної станції. Астронавти проводять дослідження в таких галузях, як біологічні та фізичні науки, технології, спостереження за Землею тощо в орбітальній лабораторії на благо людства. ILLUMA-T міг би забезпечити підвищену швидкість передачі даних для цих експериментів і відправити більше даних на Землю одночасно. Насправді зі швидкістю 1,2 Гбіт/с ILLUMA-T може передати обсяг даних, еквівалентний середньому фільму, менш ніж за хвилину.

Наскрізна лазерна релейна система зв’язку ILLUMA-T/LCRD – це маленький крок для NASA, але величезний стрибок для можливостей космічного зв’язку. Разом із попередніми та майбутніми демонстраціями NASA демонструє переваги лазерних систем зв’язку як для дослідження навколо Землі, так і для глибокого космосу. Метою цих демонстрацій є інтеграція лазерного зв’язку як можливості в мережі космічного зв’язку NASA: Near Space Network і Deep Space Network. Джерело