Широкополосная связь для Марса: лазерное усиление для связи НАСА в дальнем космосе

Автор: Лаборатория реактивного движения, 31 августа 2023 г.

Проект NASA Deep Space Optical Communications (DSOC), стартующий этой осенью, призван изучить возможности лазеров в улучшении передачи космических данных.

NASAEstablished in 1958, the National Aeronautics and Space Administration (NASA) is an independent agency of the United States Federal Government that succeeded the National Advisory Committee for Aeronautics (NACA). It is responsible for the civilian space program, as well as aeronautics and aerospace research. Its vision is "To discover and expand knowledge for the benefit of humanity." Its core values are "safety, integrity, teamwork, excellence, and inclusion." NASA conducts research, develops technology and launches missions to explore and study Earth, the solar system, and the universe beyond. It also works to advance the state of knowledge in a wide range of scientific fields, including Earth and space science, planetary science, astrophysics, and heliophysics, and it collaborates with private companies and international partners to achieve its goals." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">NASA is testing technologies in space and on the ground that could increase bandwidth to transmit more complex science data and even stream video from MarsMars is the second smallest planet in our solar system and the fourth planet from the sun. It is a dusty, cold, desert world with a very thin atmosphere. Iron oxide is prevalent in Mars' surface resulting in its reddish color and its nickname "The Red Planet." Mars' name comes from the Roman god of war." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Марс.

Проект НАСА «Оптическая связь в глубоком космосе» (DSOC), стартующий этой осенью, проверит, как лазеры могут ускорить передачу данных, намного превосходя возможности нынешних радиочастотных систем, используемых в космосе. То, что известно как демонстрация технологий, DSOC может проложить путь к широкополосной связи, которая поможет поддержать следующий гигантский скачок человечества: когда НАСА отправит астронавтов на Марс.

Лазерный приемопередатчик ближнего инфракрасного диапазона DSOC (устройство, которое может отправлять и получать данные) будет «присоединяться» к миссии НАСА «Психея», когда она запустится к богатому металлами астероиду с одноименным названием в октябре. В течение первых двух лет путешествия трансивер будет связываться с двумя наземными станциями в Южной Калифорнии, тестируя высокочувствительные детекторы, мощные лазерные передатчики и новые методы декодирования сигналов, которые трансивер посылает из глубокого космоса.

Приемопередатчик дальней космической оптической связи (DSOC) находится внутри большого трубчатого солнцезащитного козырька и телескопа на космическом корабле «Психея», как показано здесь, в чистой комнате в Лаборатории реактивного движения. На более ранней фотографии (вставка) показан блок приемопередатчика до его интеграции с космическим кораблем. Фото: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.

НАСА сосредоточено на лазерной или оптической связи из-за ее потенциала превзойти полосу пропускания радиоволн, на которую космическое агентство полагается уже более полувека. И радио, и лазерная связь ближнего инфракрасного диапазона используют электромагнитные волны для передачи данных, но ближний инфракрасный свет упаковывает данные в значительно более плотные волны, что позволяет наземным станциям получать больше данных одновременно.

«DSOC был разработан, чтобы продемонстрировать в 10–100 раз большую пропускную способность современных радиосистем, используемых сегодня в космосе», — сказал Аби Бисвас, технолог проекта DSOC в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. «Лазерная связь с высокой пропускной способностью для околоземной орбиты и спутников на орбите Луны уже доказана, но глубокий космос представляет новые проблемы».

Сейчас в глубокий космос направляется больше миссий, чем когда-либо, и они обещают предоставить экспоненциально больше данных, чем предыдущие миссии, в форме сложных научных измерений, изображений высокой четкости и видео. Таким образом, такие эксперименты, как DSOC, сыграют решающую роль в содействии НАСА в продвижении технологий, которые в будущем могут регулярно использоваться космическими кораблями и наземными системами.