НАСА прима ласерске комуникације са удаљености веће од 140 милиона миља

НАСАЕксперимент оптичких комуникација дубоког свемира такође је по први пут ступио у интеракцију са комуникационим системом свемирске летелице Психа, преносећи инжењерске податке назад на Земљу.

На НАСА-иној свемирској летелици Психа, демонстрација оптичке комуникационе технологије у дубоком свемиру наставља да обара рекорде. Док се свемирска летелица везана за астероид не ослања на оптичку комуникацију за слање података, нова технологија се показала као на висини задатка. Након интеракције са Психиним радио-фреквентним предајником, ласерски комуникациони дисплеј је пренео копију инжењерских података са удаљености од више од 226 милиона километара, што је еквивалентно једном и по удаљености између Земље и Сунца.

Ово достигнуће пружа увид у то како ће свемирске летелице користити оптичке комуникације у будућности, омогућавајући комуникацију са већом брзином података сложених научних информација, као и слике и видео записе високе дефиниције како би се подржао следећи џиновски скок човечанства: слање људи у свемир. Марс.

Ова визуализација показује положај свемирске летелице Псицхе 8. априла када је ДСОЦ ваздухопловни ласерски примопредајник преносио податке брзином од 25 мегабита у секунди у опсегу од 140 милиона миља до станице на довнлинк-у на Земљи. Извор слике: НАСА/ЈПЛ-Цалтецх

„Испоручили смо око 10 минута дуплих података о свемирској летелици током њеног прелета 8. априла“, рекла је Мира Сринивасан, руководилац пројекта у НАСА-иној Лабораторији за млазни погон у јужној Калифорнији. „До тада смо преносили тестне и дијагностичке податке у нашим везама из Психе. Ово представља важну прекретницу за пројекат јер показује како оптичке комуникације могу да комуницирају са радио-фреквентним комуникационим системом свемирске летелице.

Ласерска комуникациона технологија у овој демонстрацији је дизајнирана да преноси податке из дубоког свемира брзином од 10 до 100 пута брже од савремених радио фреквенцијских система које данас користе мисије у дубоком свемиру.

Након лансирања 13. октобра 2023. године, летелица остаје нетакнута и стабилна током свог путовања до главног астероидног појаса између Марса и Земље. Јупитер Да посетим астероид себе.

Премашити очекивања

НАСА-ина демонстрација оптичких комуникација показала је да може да преноси тестне податке максималном брзином од 267 мегабита у секунди (Мбпс) са скоро инфрацрвеног ласерског ласера ​​​​ласерског примопредајника – брзина бита слична брзини преузимања широкопојасног Интернета.

Ово је постигнуто 11. децембра 2023. године, када је експеримент послао 15-секундни видео високе резолуције на Земљу са удаљености од 19 милиона миља (31 милион километара, или око 80 пута веће удаљености између Земље и Месеца). Видео, заједно са другим подацима тестирања, укључујући дигиталне верзије са Универзитета Аризона Стате Психолошки инспирисан Уметничко дело је постављено на ваздушни ласерски примопредајник (погледајте слику испод) уочи лансирања Психе прошле године.

Ласерски примопредајник Дееп Спаце Оптицал Цоммуницатионс (ДСОЦ) изложен је у НАСА-иној Лабораторији за млазни погон у јужној Калифорнији у априлу 2021. године, пре него што је инсталиран унутар свог кутијастог кућишта које је касније интегрисано у НАСА-ину свемирску летелицу Псицхе. Примопредајник се састоји од скоро инфрацрвеног ласерског предајника за слање података велике брзине на Земљу и осетљиве камере за бројање фотона за примање података мале брзине послатих са Земље. Примопредајник је постављен на сет подупирача и актуатора – приказаних на овој слици – који стабилизују оптику од вибрација свемирске летелице. Извор слике: НАСА/ЈПЛ-Цалтецх

Сада када је свемирска летелица удаљена више од седам пута, брзина којом може да шаље и прима податке се смањила, како се очекивало. Током теста 8. априла, свемирска летелица је преносила тестне податке максималном брзином од 25 Мбпс, што је далеко превазишло циљ пројекта да се докаже да се најмање 1 Мбпс може постићи на тој удаљености.

Пројектни тим је такође наложио примопредајнику да оптички преноси податке које генерише Психа. Док је Психа преносила податке преко свог радио-фреквентног канала у НАСА-ину мрежу дубоког свемира (ДСН), оптички комуникациони систем је истовремено преносио део истих података до Хале телескопа у Цалтецх-овој опсерваторији Паломар у округу Сан Дијего, Калифорнија – то је основни демонстрација технологије земаљске станице у низу.

„Након што смо примили податке од ДСН-а и Паломара, визуелно смо верификовали повезане податке у Лабораторија за млазни погонрекао је Кен Ендруз, руководилац пројектних летова у ЈПЛ. „Била је то мала количина података пренета у кратком временском периоду, али чињеница да то сада радимо је премашила сва наша очекивања.

Забава са ласерима

Након лансирања Психе, демонстрација оптичких комуникација је првобитно коришћена за повезивање унапред учитаних података, укључујући податке Татерс цат видео. Од тада, пројекат је доказао да примопредајник може да прима податке од… Узлазни ласер велике снаге У ЈПЛ-овом објекту Табле Моунтаин, близу Рајвуда, Калифорнија. Подаци се такође могу послати на примопредајник, а затим исте ноћи повезати са Земљом, као што је пројекат показао у недавном „експерименту трансформације“.

Овај експеримент је пренео тестне податке — као и дигиталне фотографије кућних љубимаца — до Психе и назад, повратно путовање до 280 милиона миља (450 милиона километара). Такође је саопштио велике количине инжењерских података за демонстрацију технологије ради проучавања својстава оптичке комуникационе везе.

„Научили смо много о томе колико далеко можемо да померимо систем када је ведро небо Олује „Повремено су обустављали операције и на Табле Моунтаину и на Паломару“, рекао је Рајан Рогалин, руководилац пројекта електронике пријемника у ЈПЛ. (Док радио фреквенцијске комуникације могу да раде у већини временских услова, оптичке комуникације захтевају релативно чисто небо за пренос података великог пропусног опсега.)

Дееп Спаце Статион 13 у НАСА-ином комплексу Голдстоне у Калифорнији — део агенције Дееп Спаце Нетворк — је експериментална антена накнадно опремљена оптичком станицом. У почетку је овај доказ концепта истовремено примао радио фреквенцију и ласерске сигнале из дубоког свемира. Извор слике: НАСА/ЈПЛ-Цалтецх

ЈПЛ је недавно водио експеримент да комбинује Паломар, експерименталну радио-фреквенцијску оптичку антену у ДСН-овом комплексу за дубоке свемирске комуникације ДСН-а у Барстоуу, Калифорнија, и детектор у Табле Моунтаин-у како би се заједнички примио исти сигнал. „Уређивање“ више земаљских станица да опонашају један велики пријемник може помоћи у појачању сигнала дубоког свемира. Ова стратегија такође може бити корисна ако је земаљска станица принуђена да изађе ван мреже због временских услова; Друге станице и даље могу да примају сигнал.

Више о мисији

Ова демонстрација, којом управља ЈПЛ, је последња у низу експеримената оптичких комуникација финансираних од стране НАСА-иног програма Демонстрацијске мисије технологије (ТДМ) и програма агенције СЦаН (Свемирске комуникације и навигација) у оквиру Дирекције мисије за свемирске операције. Развој ваздухопловног ласерског примопредајника подржава Массацхусеттс Институте оф Тецхнологи Линцолн Лаборатори, Л3 Харрис, ЦАЦИ, Фирст Моде, Цонтроллед Динамицс Инц., Фибретек, Цохерент и Дотфаст подржавају земаљске системе. Неке од ове технологије развијене су кроз НАСА-ин Програм за истраживање иновација у малим предузећима.

Државни универзитет Аризона води мисију Психе. ЈПЛ је одговоран за целокупно управљање мисијом, системски инжењеринг, интеграцију и тестирање и операције мисије. Психа је 14. мисија одабрана као део НАСА-иног програма истраживања у оквиру Дирекције за научне мисије, којом управља агенцијски центар за свемирске летове Марсхалл у Хантсвилу, Алабама. НАСА-ин програм за услуге лансирања, са седиштем у свемирском центру Кенеди на Флориди, управљао је услугом лансирања. Макар Тецхнологиес је обезбедио шасију летелице са соларним електричним погоном високе енергије из Пало Алта у Калифорнији.