NASA Deep Space Optical Comm (DSOC), эксперимент, который может изменить способы связи космических кораблей, достиг «первого света», впервые отправив данные туда и обратно с помощью лазера с расстояния почти 16 миллионов километров, что примерно в 40 раз дальше, чем Луна от Земли, на телескоп Хейла в Паломаре.
Это была самая дальняя демонстрация оптической связи. Находясь на борту недавно запущенного космического корабля Psyche, прибор DSOC настроен на отправку тестовых данных с высокой пропускной способностью на Землю во время двухлетней демонстрации технологий, пока Psyche летит к главному поясу астероидов между Марсом и Юпитером под управлением Лаборатории реактивного движения (JPL) НАСА.
Техническая демонстрация достигла «первого света» утром 14 ноября после того, как ее полетный лазерный приемопередатчик – передовой инструмент на борту «Психеи», способный отправлять и принимать сигналы ближнего инфракрасного диапазона – был привязан к мощному лазерному маяку восходящей линии связи, передаваемому из лаборатории оптических коммуникационных телескопов на объекте JPL в Калифорнии. Маяк восходящей линии связи помог трансиверу направить лазер нисходящего канала обратно на Паломар, в то время как автоматизированные системы на трансивере и наземных станциях точно настраивали его наведение.
«Достижение «первого света» является одной из многих важных вех DSOC в ближайшие месяцы, прокладывая путь к более высокой скорости передачи данных, способной отправлять научную информацию, изображения высокой четкости и потоковое видео в поддержку следующего гигантского скачка человечества: отправки людей на Марс», — сказала Труди Кортес, директор отдела демонстрации технологий в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне.
Также были отправлены тестовые данные одновременно через лазеры восходящей и нисходящей линии связи. Эта процедура, известная как «закрытие канала», является основной целью эксперимента. Хотя демонстрация технологии не передает данные миссии Psyche, команда поддержки миссии Psyche следит, чтобы операции DSOC не мешали работе космического корабля.
«Испытания во вторник утром были первыми, в которых были полностью задействованы наземные средства и полетный приемопередатчик, что потребовало от DSOC и операционных групп Psyche работать в тандеме», — сказала Мира Сринивасан, руководитель операций DSOC в JPL. «Это была серьезная задача, и нам предстоит еще много работы, но за короткое время мы смогли передавать, получать и декодировать некоторые данные».
Перед этим достижением проекту необходимо было проконтролировать и другие этапы: от снятия защитной крышки с летного лазерного приемопередатчика до включения прибора. Тем временем космический корабль «Психея» проводит собственные проверки, в том числе активирует двигательные установки и тестирует инструменты, которые будут использоваться для изучения астероида «Психея», когда он прибудет туда в 2028 году.
После успешного первого запуска команда DSOC теперь будет работать над усовершенствованием систем, которые контролируют наведение лазера нисходящей линии связи на борту трансивера. Как только это будет достигнуто, проект может начать демонстрацию поддержки высокоскоростной передачи данных от приемопередатчика к Паломару на различных расстояниях от Земли. Эти данные закодированы в фотонах лазера — квантовых частицах света. После того, как специальная сверхпроводящая высокоэффективная детекторная матрица обнаруживает фотоны, используются новые методы обработки сигналов для извлечения данных из одиночных фотонов, поступающих на телескоп Хейла.
Целью эксперимента DSOC является демонстрация скорости передачи данных в 10–100 раз большей, чем у современных радиочастотных систем, используемых сегодня на космических кораблях. И радио, и лазерная связь ближнего инфракрасного диапазона используют электромагнитные волны для передачи данных, но свет ближнего инфракрасного диапазона объединяет данные в значительно более плотные волны, что позволяет наземным станциям получать больше данных. Это поможет будущим исследовательским миссиям с участием человека и роботов, а также обеспечит поддержку научных инструментов с более высоким разрешением.
Хотя оптическая связь была продемонстрирована не так далеко от Земли, DSOC является первым испытанием в глубоком космосе.
