Демонстрация технологии оптической связи в глубоком космосе NASA побила еще один рекорд в области лазерной связи этим летом, отправив лазерный сигнал с Земли на космический аппарат NASA Psyche на расстоянии около 460 миллионов километров. Это расстояние между нашей планетой и Марсом, в момент набольшего расстояния друг от друга.
Вскоре после достижения этого рубежа 29 июля демонстрация технологии завершила первый этап своей работы после запуска на борту Psyche 13 октября 2023 года.
Эксперимент Deep Space Optical Communications под управлением JPL состоит из лазерного приемопередатчика и двух наземных станций. Исторический телескоп Хейла с 200-дюймовой (5-метровой) апертурой, установленный в Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института в округе Сан-Диего, Калифорния, выступает в качестве станции, на которую лазерный приемопередатчик отправляет данные из глубокого космоса. Лаборатория оптических телескопов связи в комплексе JPL на Столовой горе вблизи Райтвуда, Калифорния, выступает в качестве станции восходящей связи, способной передавать 7 киловатт мощности лазера для отправки данных на приемопередатчик.
Передавая данные со скоростью, в 100 раз превышающей возможности радиочастот, лазеры могут обеспечить передачу сложной научной информации, а также изображений и видео высокой четкости, которые необходимы для следующего гигантского скачка человечества, в то время когда астронавты отправятся на Марс и дальше.
Данные в ходе демонстрации технологии передаются на Psyche и обратно в виде битов, закодированных в ближнем инфракрасном свете, который имеет более высокую частоту, чем радиоволны. Такая частота позволяет упаковать больше данных в одну передачу, что обеспечивает гораздо более высокую скорость передачи данных.
Даже когда космический аппарат Psyche находился на расстоянии около 53 миллиона километров, что сравнимо с ближайшим приближением Марса к Земле, демонстрационная технология могла передавать данные с максимальной скоростью 267 мегабит в секунду. Такая скорость передачи данных аналогична скорости загрузки широкополосного интернета. По мере удаления космического аппарата скорость передачи и приема данных, как и ожидалось, снижается.
24 июня, когда Psyche находился на расстоянии около 390 миллионов километров от Земли, что более чем в 2,5 раза превышает расстояние между нашей планетой и Солнцем, проект достиг устойчивой скорости передачи данных 6,25 мегабита в секунду при максимальной скорости 8,3 мегабита в секунду. Хотя эта скорость значительно ниже максимальной скорости эксперимента, она намного выше той, которую может достичь на таком расстоянии радиочастотная система связи сопоставимой мощности.
Цель проекта Deep Space Optical Communications — продемонстрировать технологию, способную надежно передавать данные на более высоких скоростях, чем другие технологии космической связи, например радиочастотные системы. «Ключевой задачей системы было доказать, что снижение скорости передачи данных пропорционально обратному квадрату расстояния», — говорит Аби Бисвас, технолог проекта демонстрации технологии в JPL. «Мы достигли этой цели и передали огромное количество тестовых данных на космический аппарат Psyche и обратно с помощью лазера». В ходе первой фазы демонстрации было передано почти 11 терабит данных.
Полетный приемопередатчик выключен и будет снова включен 4 ноября. Эта работа докажет, что полетное оборудование может работать не менее года.
«Мы включим лазерный приемопередатчик и проведем короткую проверку его функциональности», — сказал Кен Эндрюс, руководитель полетов проекта в JPL. «Как только это будет достигнуто, мы сможем рассчитывать на эксплуатацию приемопередатчика в полном объеме его проектных возможностей на этапе после соединения, который начнется позднее в этом году».
