NASA тестирует лазерную связь в нескольких миссиях, демонстрируя преимущества инфракрасного света для научных и исследовательских миссий, передающих терабайты важных данных.
В ноябре этого года на Международной космической станции состоится «яркая» демонстрация технологий. Полезная нагрузка ILLUMA-T (Интегрированный демонстрационный лазерный коммуникационный релейный пользовательский модем и терминал-усилитель на низкой околоземной орбите) запускается на МКС, чтобы показать, как миссии на низкой околоземной орбите могут извлечь выгоду из лазерной связи.
Лазерная связь использует невидимый инфракрасный свет для отправки и получения информации с более высокой скоростью передачи данных, предоставляя космическим кораблям возможность отправлять больше данных обратно на Землю за одну передачу и ускоряя обмен данными для исследователей.
Управляемая программой NASA по космической связи и навигации (SCaN), ILLUMA-T завершает создание первого двунаправленного сквозного ретранслятора лазерной связи NASA, работая с LCRD (демонстрация релейной лазерной связи) агентства. LCRD был запущен в декабре 2021 года и в настоящее время демонстрирует преимущества лазерной связи с геосинхронной орбиты, передавая данные между двумя наземными станциями на Земле в серии экспериментов.
Некоторые из экспериментов LCRD включают изучение воздействия атмосферы на лазерные сигналы, подтверждение способности LCRD работать с несколькими пользователями, тестирование сетевых возможностей, таких как устойчивая к задержкам и сбоям сеть (DTN) по лазерным каналам, а также исследование улучшенных навигационных возможностей.
Как это работает
Оптический модуль ILLUMA-T состоит из телескопа и двухосного подвеса, который позволяет наводить и отслеживать LCRD на геосинхронной орбите. Оптический модуль размером с микроволновую печь, а сама полезная нагрузка сравнима со стандартным холодильником.
ILLUMA-T будет передавать данные с космической станции на LCRD со скоростью 1,2 гигабита в секунду, затем LCRD отправит данные на оптические наземные станции в Калифорнии или на Гавайях. Как только данные достигнут этих наземных станций, они будут отправлены в Операционный центр миссии LCRD, расположенный в комплексе NASA Уайт-Сэндс в Лас-Крусес, штат Нью-Мексико. После этого данные будут отправлены группам наземных операций ILLUMA-T в Центр космических полетов Годдарда агентства в Гринбелте, штат Мэриленд. Там инженеры определят, являются ли данные, передаваемые через этот сквозной ретрансляционный процесс, точными и качественными.
Как только ILLUMA-T передаст свой первый лазерный луч через оптический телескоп в LCRD, начинается эксперимент по сквозной лазерной связи. После экспериментальной фазы с LCRD ILLUMA-T может стать оперативной частью космической станции и существенно увеличить объем данных, которые NASA может отправлять в орбитальную лабораторию и обратно.
Передача данных через спутники-ретрансляторы — не новая задача для космической станции. Орбитальная лаборатория опиралась на парк спутников радиочастотной ретрансляции, известных как спутники слежения и ретрансляции данных NASA, которые являются частью сети ближнего космоса агентства. Спутники-ретрансляторы обеспечивают миссиям постоянный контакт с Землей, поскольку они могут одновременно видеть космический корабль и наземную антенну.
Лазерная связь может изменить правила игры для исследователей на Земле, проводящих научно-технические исследования на борту космической станции. Астронавты проводят исследования в таких областях, как биологические и физические науки, технологии, наблюдения за Землей и многое другое, в орбитальной лаборатории. ILLUMA-T может обеспечить повышенную скорость передачи данных для этих экспериментов и одновременно отправлять больше данных обратно на Землю. Фактически, при скорости 1,2 Гбит/с ILLUMA-T может передать объем данных, эквивалентный среднему фильму, менее чем за минуту.
Комплексная система ретрансляции лазерной связи ILLUMA-T/LCRD — это небольшой шаг для NASA, но гигантский скачок для возможностей космической связи. Вместе с предыдущими и будущими демонстрациями NASA демонстрирует преимущества систем лазерной связи как для исследования околоземного пространства, так и для исследования дальнего космоса.
