Агентство NASA готується показати робочу демонстрацію технології космічного зв’язку, з якою космічні апарати зможуть надсилати більшої кількості відео та фотографій високої чіткості, ніж будь-коли раніше. Майбутня демонстрація ретрансляції лазерного зв’язку НАСА може зробити революцію в тому, як агентство взаємодіє з майбутніми місіями по всій Сонячній системі.
З 1958 року НАСА використовує радіохвилі для зв’язку зі своїми астронавтами і космічними місіями. У той час як радіохвилі мають перевірений послужний список, космічні польоти стають все більш складними і збирають більше даних, ніж раніше.
Використання невидимих лазерів у космосі може звучати як щось з наукової фантастики, але це реально. Лазерний зв’язок буде відправляти дані на Землю з орбіти, синхронної з обертанням Землі, на висоті 35 406 кілометрів над поверхнею Землі зі швидкістю 1,2 гігабіта в секунду, що рівносильно завантаженню цілого фільму менш ніж за хвилину.
Це дозволить підвищити швидкість передачі даних в 10-100 разів в порівнянні з радіохвилями. Інфрачервоні лазери, невидимі для наших очей, мають коротші довжини хвиль, ніж радіохвилі, тому вони можуть передавати більше даних одночасно.
Використовуючи поточну радіохвильову систему, знадобиться дев’ять тижнів, щоб відправити повну карту Марса, але лазери можуть це зробити за дев’ять днів.
Демонстрація ретрансляції лазерного зв’язку – це перша комплексна лазерна ретрансляційна система НАСА, яка буде відправляти і отримувати дані з космосу на дві оптичні наземні станції в Каліфорнії та Гаваях. На цих станціях є телескопи, які можуть приймати світло від лазерів і перетворювати його в цифрові дані.
На відміну від радіоантенн, приймачі лазерного зв’язку можуть бути в 44 рази менше. Оскільки супутник може як відправляти, так і отримувати дані, це справжня двостороння система.
Єдиною перешкодою для цих наземних лазерних приймачів є атмосферні збурення, такі як хмари і турбулентність, які можуть заважати лазерним сигналам, що проходять через нашу атмосферу. Віддалені місця для двох приймачів були обрані з урахуванням цього, так як обидва місця, як правило, мають ясні погодні умови на великих висотах.
Очікується, що демонстраційна місія проведе два роки, проводячи випробування і експерименти, перш ніж почне підтримувати космічні польоти.
Також вивчається можливість використання оптичного терміналу, який в майбутньому встановлять на Міжнародній космічній станції. Він зможе відправляти дані наукових експериментів на космічній станції на супутник, який буде передавати їх назад на Землю.
Демонстраційна місія діє як супутник-ретранслятор, що усуває необхідність в тому, щоб майбутні космічні апарати мали антени з прямою лінією видимості до Землі. Супутник може допомогти зменшити розміри, вагу та енергоспоживання, необхідні для зв’язку на майбутніх космічних апаратах.
Інші місії, що розробляються в даний час, які могли б перевірити можливості лазерного зв’язку, включають оптичну систему зв’язку Orion Artemis II. Вона дозволить здійснювати відеопередачу надвисокої чіткості між астронавтами НАСА і місією Artemis, яка вирушає на місяць.
А місія “Психея”, яка стартує в 2022 році, досягне місця призначення на астероїді в 2026 році. Місія вивчить металевий астероїд, що знаходиться на відстані більше 150 мільйонів миль (241 мільйон кілометрів), і протестує його лазер оптичного зв’язку в глибокому космосі для відправки даних назад на Землю.
