NASA тестує лазерний зв'язок у кількох місіях, демонструючи переваги інфрачервоного світла для наукових та дослідницьких місій, що передають терабайти важливих даних.
У листопаді цього року на Міжнародній космічній станції відбудеться «яскрава» демонстрація технологій. Корисне навантаження ILLUMA-T (Інтегрований демонстраційний лазерний комунікаційний релейний користувальницький модем і термінал-підсилювач на низькій навколоземній орбіті) запускається на МКС, щоб показати, як місії на низькій навколоземній орбіті можуть отримати вигоду з лазерного зв'язку.
Лазерний зв'язок використовує невидиме інфрачервоне світло для надсилання та отримання інформації з вищою швидкістю передачі даних, надаючи космічним кораблям можливість відправляти більше даних назад на Землю за одну передачу та прискорюючи обмін даними для дослідників.
Керована програмою NASA з космічного зв'язку та навігації (SCaN), ILLUMA-T завершує створення першого двонаправленого наскрізного ретранслятора лазерного зв'язку NASA, працюючи з LCRD (демонстрація релейного лазерного зв'язку) агентства. LCRD був запущений у грудні 2021 року і в даний час демонструє переваги лазерного зв'язку з геосинхронною орбітою, передаючи дані 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 кількома користувачами, тестування мережевих можливостей, таких як стійка до затримок та збоїв мережа (DTN) лазерними каналами, а також дослідження покращених навігаційних можливостей.
Як це працює
Оптичний модуль ILLUMA-T складається з телескопа та двовісного підвісу, який дозволяє наводити та відстежувати LCRD на геосинхронній орбіті. Оптичний модуль розміром з мікрохвильову піч, а саме корисне навантаження можна порівняти зі стандартним холодильником.
ILLUMA-T передаватиме дані з космічної станції на LCRD зі швидкістю 1,2 гігабіта в секунду, потім LCRD надішле дані на оптичні наземні станції в Каліфорнії або на Гаваях. Як тільки дані досягнуть цих наземних станцій, їх буде відправлено до Операційного центру місії LCRD, розташованого в комплексі NASA Уайт-Сендс в Лас-Крусес, штат Нью-Мексико. Після цього дані будуть відправлені групам наземних операцій ILLUMA-T до Центру космічних польотів Годдарда агентства у Грінбелті, штат Меріленд. Там інженери визначать, чи є дані, які передаються через цей наскрізний ретрансляційний процес, точними та якісними.
Як тільки ILLUMA-T передасть свій перший лазерний промінь через оптичний телескоп в LCRD, починається експеримент з наскрізного лазерного зв'язку. Після експериментальної фази з LCRD ILLUMA-T може стати оперативною частиною космічної станції та суттєво збільшити обсяг даних, які NASA може відправляти до орбітальної лабораторії та назад.
Передача даних через супутники-ретранслятори - не нове завдання для космічної станції. Орбітальна лабораторія спиралася на парк супутників радіочастотної ретрансляції, відомих як супутники стеження та ретрансляції даних NASA, які є частиною мережі ближнього космосу агентства. Супутники-ретранслятори забезпечують місіям постійний контакт із Землею, оскільки вони можуть одночасно бачити космічний корабель та наземну антену.
Лазерний зв'язок може змінити правила гри для дослідників на Землі, які проводять науково-технічні дослідження на борту космічної станції. Астронавти проводять дослідження у таких галузях, як біологічні та фізичні науки, технології, спостереження за Землею та багато іншого, в орбітальній лабораторії. ILLUMA-T може забезпечити підвищену швидкість передачі даних для цих експериментів і одночасно надсилати більше даних назад на Землю. Фактично, при швидкості 1,2 Гбіт/с ILLUMA-T може передати обсяг даних, еквівалентний середньому фільму менш ніж за хвилину.
Комплексна система ретрансляції лазерного зв'язку ILLUMA-T/LCRD - це невеликий крок для NASA, але гігантський стрибок для можливостей космічного зв'язку. Разом із попередніми та майбутніми демонстраціями NASA демонструє переваги систем лазерного зв'язку як для дослідження навколоземного простору, так і для дослідження далекого космосу.
