Film z kotem podkreśla ważny rok dla laserów w kosmosie

To był pełny rok komunikacji laserowej w kosmosie. W październiku i listopadzie NASA przeprowadziła dwie pilotażowe demonstracje w celu przetestowania szerokopasmowych łączy optycznych i te techniczne demonstracje dają obecnie wstępne wyniki.

11 grudnia stacja komunikacji laserowej na pokładzie statku kosmicznego NASA Psyche lecącego na asteroidę została połączona z odbiornikiem w południowej Kalifornii. Wiązka lasera działająca w bliskiej podczerwieni zawierała wiadomość zakodowaną w postaci 15-sekundowego klipu wideo o wysokiej rozdzielczości, przedstawiającego kota skaczącego po sofie i goniącego za światłem zakupionej w sklepie zabawki laserowej.

Zaletą komunikacji laserowej jest przesyłanie danych z większą szybkością niż można to osiągnąć przy użyciu tradycyjnych łączy radiowych. W rzeczywistości eksperyment Deep Space Optical Communications (DSOC) na pokładzie statku kosmicznego Psyche testuje technologie zdolne do przesyłania danych z szybkością od 10 do 100 razy większą niż możliwa w poprzednich misjach.

„Chcemy zwiększyć ilość danych, które możemy wysłać z powrotem na Ziemię, a to ma dla nas wiele korzyści” – powiedział przed wystrzeleniem Psyche Jeff Volosin, pełniący obowiązki zastępcy administratora Programu Komunikacji i Astronautyki NASA. Wcześniej w tym roku.

Teraz DSOC ustanowiło rekord najdalszej odległości, jaką kiedykolwiek transmitowano z kosmosu za pomocą wideo o wysokiej rozdzielczości. W tym czasie Psyche podróżowała 31 kilometrów od Ziemi, czyli około 80 razy więcej niż odległość między Ziemią a Księżycem. NASA podała, że ​​sygnał wideo, który porusza się z prędkością światła, dotarł do Ziemi w 101 sekund i został przesłany z maksymalną przepływnością systemu wynoszącą 267 megabitów na sekundę.

Zabawne doświadczenie

Po dotarciu do odbiornika w Obserwatorium Palomar w hrabstwie San Diego każda klatka wideo była wysyłana „na żywo” do NASA Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie w Kalifornii, gdzie według NASA była odtwarzana w czasie rzeczywistym.

„Jednym z celów jest zademonstrowanie możliwości przesyłania wideo na dużą skalę na odległość milionów mil. Nic na Psyche nie generuje danych wideo, więc zazwyczaj wysyłamy pakiety wygenerowanych danych testowych” – powiedział Bill Klippstein, kierownik projektu demonstracji technologii w JPL. oświadczenie. Losowo.” „Aby jednak uczynić ten kamień milowy jeszcze bardziej niezapomnianym, zdecydowaliśmy się współpracować z projektantami z JPL w celu stworzenia zabawnego filmu, który oddaje istotę demonstracji w ramach misji Psyche”.

Film przedstawiający Tatersa, pomarańczowego kota pracownika JPL, został nagrany przed wystrzeleniem Psyche i przechowywany na statku kosmicznym na potrzeby tej demonstracji. Automatyczna sonda została wystrzelona 13 października na pokładzie rakiety SpaceX Falcon Heavy, a jej głównym celem było przelot do asteroidy Psyche, świata bogatego w metale, znajdującego się w pasie asteroid pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza.

Dotarcie sondy Psyche do celu zajmie sześć lat, a NASA przeprowadziła eksperyment komunikacji laserowej, aby zapewnić zajęcie statku kosmicznego podczas podróży. Od wystrzelenia w październiku zespoły naziemne JPL obsługują eksperyment Deep Space Optical Communications (DSOC) i poddają go kilku wczesnym testom.

Jednym z najważniejszych wyzwań technicznych związanych z eksperymentem DSOC było ustawienie 8,6-calowego (22 cm) teleskopu optycznego na pokładzie Psyche z nadajnikiem i odbiornikiem zamontowanymi na teleskopach naziemnych w Kalifornii i odwrotnie. Według Abi Biswas, technologa projektu DSOC w JPL, ponieważ Psyche przyspiesza w przestrzeni kosmicznej, problem ten przypomina próbę trafienia monety z odległości mili w trakcie jej ruchu.

„Po osiągnięciu tego wyczynu odbierany sygnał jest nadal bardzo słaby, co wymaga bardzo czułych detektorów i elektronicznego przetwarzania, które może przechwycić ten sygnał i wyodrębnić zakodowane w nim informacje” – powiedział Biswas.

Według NASA teleskop na pokładzie Psyche jest zamontowany na zespole izolującym i naprowadzającym, aby ustabilizować optykę i odizolować ją od wibracji statku kosmicznego. Jest to konieczne, aby wyeliminować napięcie, które mogłoby uniemożliwić zablokowanie stabilnego lasera pomiędzy Ziemią a statkiem kosmicznym Psyche.

„Komunikacja optyczna lub laserowa pozwala na osiągnięcie bardzo dużych szybkości transmisji danych, ale wadą jest bardzo wąska wiązka laserowa, która wymaga bardzo precyzyjnej kontroli celowania” – powiedział dziennikarzom Biswas przed startem. „Na przykład zakłócenia platformy spowodowane przez typowy statek kosmiczny mogą spowodować przerwanie sygnału, dlatego należy go odizolować lub kontrolować.

„W przypadku misji blisko Ziemi możesz je kontrolować tylko dlatego, że masz wystarczającą przepustowość sterowania” – powiedział. „Z głębokiego kosmosu, gdzie odbierane sygnały są bardzo słabe, nie masz dużej przepustowości do kontrolowania, więc musisz odizolować się od zakłóceń”.

Kierowanie komunikacji laserowej z kosmosu na Ziemię ma jeszcze jedną wadę. Zachmurzenie nad teleskopami nadawczymi i odbiorczymi na Ziemi może blokować sygnały, dlatego działająca sieć komunikacji optycznej wymagałaby kilku węzłów naziemnych w różnych lokalizacjach na całym świecie, najlepiej w obszarach znanych z czystego nieba.