Агентство NASA готовится показать рабочую демонстрацию технологии космической связи, с которой космические аппараты смогут отправлять большего количества видео и фотографий высокой четкости, чем когда-либо раньше. Предстоящая демонстрация ретрансляции лазерной связи НАСА может сделать революцию в том, как агентство взаимодействует с будущими миссиями по всей Солнечной системе.
С 1958 года НАСА использует радиоволны для связи со своими астронавтами и космическими миссиями. В то время как радиоволны имеют проверенный послужной список, космические полеты становятся все более сложными и собирают больше данных, чем раньше.
Использование невидимых лазеров в космосе может звучать как нечто из научной фантастики, но это реально. Лазерная связь будет отправлять данные на Землю с орбиты, синхронной с вращением Земли, на высоте 35 406 километров над поверхностью Земли со скоростью 1,2 гигабита в секунду, что равносильно загрузке целого фильма менее чем за минуту.
Это позволит повысить скорость передачи данных в 10-100 раз по сравнению с радиоволнами. Инфракрасные лазеры, невидимые для наших глаз, имеют более короткие длины волн, чем радиоволны, поэтому они могут передавать больше данных одновременно.
Используя текущую радиоволновую систему, потребуется девять недель, чтобы отправить полную карту Марса, но лазеры могут это сделать за девять дней.
Демонстрация ретрансляции лазерной связи — это первая комплексная лазерная ретрансляционная система НАСА, которая будет отправлять и получать данные из космоса на две оптические наземные станции в Калифорнии и Гавайях. На этих станциях есть телескопы, которые могут принимать свет от лазеров и превращать его в цифровые данные.
В отличие от радиоантенн, приемники лазерной связи могут быть в 44 раза меньше. Поскольку спутник может как отправлять, так и получать данные, это настоящая двусторонняя система.
Единственным препятствием для этих наземных лазерных приемников являются атмосферные возмущения, такие как облака и турбулентность, которые могут мешать лазерным сигналам, которые проходят через нашу атмосферу. Отдаленные места для двух приемников были выбраны с учетом этого, так как оба места, как правило, имеют ясные погодные условия на больших высотах.
Ожидается, что демонстрационная миссия проведет два года, проводя испытания и эксперименты, прежде чем начнет поддерживать космические полеты.
Также изучается возможность использования оптического терминала, который в будущем установят на Международной космической станции. Он сможет отправлять данные научных экспериментов на космической станции на спутник, который будет передавать их обратно на Землю.
Демонстрационная миссия действует как спутник-ретранслятор, что устраняет необходимость в том, чтобы будущие космические аппараты имели антенны с прямой линией видимости до Земли. Спутник может помочь уменьшить размеры, вес и энергопотребление, необходимые для связи на будущих космических аппаратах.
Другие миссии, которые разрабатываются в настоящее время, которые могли бы проверить возможности лазерной связи, включают оптическую систему связи Artemis Orion II. Она позволит осуществлять видеопередачу сверхвысокой четкости между астронавтами НАСА и миссии Artemis, которая отправляется на месяц.
А миссия «Психея», которая стартует в 2022 году, достигнет места назначения на астероиде в 2026 году. Миссия изучит металлический астероид находится на расстоянии более 150 миллионов миль (241 миллион километров), и протестует его лазер оптической связи в глубоком космосе для отправки данных обратно на Землю.
