Демонстрация оптической связи НАСА в дальнем космосе отправляет и получает первые данные

DSOC, эксперимент, который может изменить способы связи космических кораблей, достиг «первого света», впервые отправив данные с помощью лазера на Луну и обратно.

Оптическая связь НАСА в дальнем космосе (ДСОКВ ходе эксперимента лазер ближнего инфракрасного диапазона, закодированный тестовыми данными, был направлен на расстояние почти 10 миллионов миль (16 миллионов километров) – примерно в 40 раз дальше, чем Луна от Земли – на телескоп Хейла в Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института в округе Сан-Диего, Калифорния. Это самая дальняя демонстрация оптической связи.

Езда на борту недавно запущен Космический корабль Psyche, DSOC, настроен на отправку тестовых данных с высокой пропускной способностью на Землю во время двухлетней демонстрации технологий, пока Psyche путешествует к главному поясу астероидов между Марсом и Юпитером. Лаборатория реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии управляет как DSOC, так и Psyche.

Техническая демонстрация достигла «первого света» рано утром 14 ноября после полета лазерного приемопередатчика. ультрасовременный инструмент на борту «Психеи», способной отправлять и принимать сигналы ближнего инфракрасного диапазона, привязанной к мощному лазерному маяку восходящей линии связи, передаваемому из лаборатории оптических коммуникационных телескопов на объекте Лаборатории реактивного движения в Столовой горе недалеко от Райтвуда, Калифорния. Маяк восходящей линии связи помог трансиверу направить лазер нисходящего канала обратно на Паломар (который находится в 100 милях или 130 километрах к югу от Столовой горы), в то время как автоматизированные системы приемопередатчика и наземных станций точно настраивали его наведение.

«Достижение первого света является одной из многих важных вех DSOC в ближайшие месяцы, прокладывая путь к более высокой скорости передачи данных, способной отправлять научную информацию, изображения высокой четкости и потоковое видео в поддержку следующего гигантского скачка человечества: отправить людей на Марс— сказала Труди Кортес, директор отдела демонстрации технологий в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне.

Тестовые данные также были отправлены одновременно через лазеры восходящей и нисходящей линии связи. Эта процедура, известная как «закрытие канала», является основной целью эксперимента. Хотя демонстрация технологии не передает данные миссии Psyche, она тесно сотрудничает с командой поддержки миссии Psyche, чтобы гарантировать, что операции DSOC не мешают работе космического корабля.

«Утренние испытания во вторник были первыми, в которых были полностью задействованы наземные средства и полетный приемопередатчик, что потребовало от DSOC и операционных групп Psyche работать в тандеме», — сказала Мира Сринивасан, руководитель операций DSOC в JPL. «Это была серьезная задача, и нам предстоит еще много работы, но за короткое время мы смогли передавать, получать и декодировать некоторые данные».

Перед этим достижением проекту необходимо было проверить флажки на нескольких других этапах: от снятия защитной крышки с летного лазерного приемопередатчика до включения прибора. Тем временем космический корабль «Психея» проводит собственные проверки, в том числе активирует двигательные установки и тестирует инструменты, которые будут использоваться для изучения астероида «Психея», когда он прибудет туда в 2028 году.

Первый свет и первые биты

После успешного первого запуска команда DSOC теперь будет работать над усовершенствованием систем, которые контролируют наведение лазера нисходящей линии связи на борту трансивера. Как только это будет достигнуто, проект может начать демонстрацию поддержки высокоскоростной передачи данных от приемопередатчика к Паломару на различных расстояниях от Земли. Эти данные принимают форму битов (наименьших единиц данных, которые может обработать компьютер), закодированных в фотонах лазера – квантовых частицах света. После специального сверхпроводящая высокоэффективная детекторная матрица обнаруживает фотоны, для извлечения данных из отдельных фотонов, поступающих на телескоп Хейла, используются новые методы обработки сигналов.

Целью эксперимента DSOC является демонстрация скорости передачи данных в 10–100 раз большей, чем у современных радиочастотных систем, используемых сегодня на космических кораблях. И радио, и лазерная связь ближнего инфракрасного диапазона используют электромагнитные волны для передачи данных, но свет ближнего инфракрасного диапазона объединяет данные в значительно более плотные волны, что позволяет наземным станциям получать больше данных. Это поможет будущим исследовательским миссиям с участием человека и роботов, а также обеспечит поддержку научных инструментов с более высоким разрешением.

«Оптическая связь — это благо для ученых и исследователей, которые всегда хотят большего от своих космических миссий, и позволит человеку исследовать глубокий космос», — сказал д-р Джейсон Митчелл, директор Отдела передовых коммуникационных и навигационных технологий Управления космической связи и навигации НАСА. (СКАН) программа. «Больше данных означает больше открытий».

Хотя оптическая связь было продемонстрировано на низкой околоземной орбите и на ЛунуDSOC – это первое испытание в глубоком космосе. Подобно использованию лазерной указки для отслеживания движущегося десятицентовика на расстоянии мили, наведение лазерного луча на миллионы миль требует чрезвычайно точного «наведения».

Демонстрация также должна компенсировать время, необходимое свету для путешествия от космического корабля к Земле на огромные расстояния: на самом дальнем расстоянии Психеи от нашей планеты фотонам ближнего инфракрасного диапазона DSOC потребуется около 20 минут, чтобы добраться обратно (им потребовалось около 50 минут). секунд на путешествие от Психеи к Земле во время испытания 14 ноября). За это время и космический корабль, и планета сместятся, поэтому лазерам восходящей и нисходящей линии связи необходимо приспособиться к изменению местоположения.

«Достижение первого света — огромное достижение. Наземные системы успешно обнаружили лазерные фотоны дальнего космоса от бортового приемопередатчика DSOC на борту «Психеи», — сказал Аби Бисвас, технолог проекта DSOC в Лаборатории реактивного движения. «И мы также смогли отправить некоторые данные, то есть мы смогли обмениваться «битами света» из глубокого космоса и в него».

Подробнее о миссии

DSOC является последней из серии демонстраций оптической связи, финансируемых Управлением космических технологий НАСА и программой космической связи и навигации (SCaN) в рамках Управления космических операций агентства.

Миссию «Психея» возглавляет Университет штата Аризона. JPL отвечает за общее управление миссией, системное проектирование, интеграцию и тестирование, а также операции миссии. «Психея» — 14-я миссия, выбранная в рамках программы открытий НАСА под управлением Управления научных миссий, которой управляет Центр космических полетов им. Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама. Служба запуска управлялась программой NASA Launch Services, базирующейся в Космическом центре Кеннеди агентства. Компания Maxar Technologies в Пало-Альто, Калифорния, предоставила шасси космического корабля с солнечной электрической силовой установкой высокой мощности.

Для получения дополнительной информации о DSOC посетите:

https://www.jpl.nasa.gov/missions/dsoc

Новости СМИ Контакты

Ян Дж. О’Нил
Лаборатория реактивного движения, Пасадена, Калифорния.
818-354-2649
[email protected]

2023-171