Wiadomość laserowa dociera do Ziemi z głębokiego kosmosu – DW – 22.11.2023

W miarę upływu czasu misje eksploracji kosmosu mnożą się, a wraz z możliwością obecności człowieka w różnych punktach przestrzeni naturalna stała się potrzeba udoskonalania i rozwijania skuteczniejszych metod komunikacji.

W tym kontekście eksperyment DSOC (Deep Space Optical Communications) na pokładzie statku kosmicznego Psyche należącego do NASA był w stanie po raz pierwszy wysłać wiadomość na Ziemię za pomocą lasera bliskiej podczerwieni zakodowanego danymi testowymi z odległości około 16 milionów kilometrów. Oznacza to, że jest około 40 razy większa niż odległość między Księżycem a Ziemią.

To osiągnięcie jest najdalszą demonstracją komunikacji optycznej, jaką kiedykolwiek przeprowadzono. Według komunikatu prasowego Laboratorium Napędów Odrzutowych (JPL) Według NASA oznacza to ogromny postęp w sposobie komunikowania się statków kosmicznych.

DSOC, dwuletnia demonstracja techniczna towarzysząca sondzie kosmicznej Psyche w drodze do głównego pasa asteroid Psyche pomiędzy Marsem a Jowiszem, osiągnęła „pierwsze światło” 14 listopada, kiedy laserowy nadajnik-odbiornik statku kosmicznego został podłączony do potężnej latarni laserowej typu uplink z Planeta. Laboratorium Teleskopu Komunikacji Optycznej w Górze Stołowej w Kalifornii. To połączenie pozwoliło transiwerowi skierować laser łącza w dół w kierunku Palomar, położonego 130 kilometrów na południe. Zautomatyzowane systemy są precyzyjnie dostosowane do celu podczas tego procesu.

Po początkowym sukcesie zespół DSOC skupi się teraz na udoskonalaniu systemów kontrolujących kierunek lasera lądującego na pokładzie nadajnika-odbiornika. Po osiągnięciu tego celu w ramach projektu będzie można zademonstrować transmisję danych o dużej przepustowości z nadajnika-odbiornika do Palomar w różnych odległościach od Ziemi.

Kluczowy postęp dla przyszłych misji kosmicznych

To osiągnięcie oznacza nie tylko postęp technologiczny, ale oznacza także znaczny wzrost prędkości przesyłania danych. Podczas gdy do komunikacji z odległymi statkami kosmicznymi tradycyjnie wykorzystuje się fale radiowe, wyższe częstotliwości światła, np. bliska podczerwień, zapewniają większą szerokość pasma, a tym samym dramatyczny wzrost prędkości przesyłania danych. Według NASA celem DSOC jest zademonstrowanie szybkości transmisji od 10 do 100 razy większej niż obecne systemy komunikacji radiowej.

READ  Niektórzy! Starfield będzie działać w 30 klatkach na sekundę na Xbox Series X | S.

Postęp ten ma kluczowe znaczenie dla przyszłych misji kosmicznych, zwłaszcza tych obejmujących eksplorację Marsa przez człowieka. Menedżer ds. demonstracji technologii w Dyrekcji Misji Technologii Kosmicznych NASA, Trudy Curtis, podkreśla, że ​​to osiągnięcie toruje drogę szybkiej komunikacji umożliwiającej przesyłanie informacji naukowych, zdjęć i filmów w wysokiej rozdzielczości, wspierając w ten sposób kolejny krok ludzkości w kierunku Marsa.

Bity zakodowane przez fotony laserowe

Według JPL przesyłane dane mają postać bitów zakodowanych w fotonach laserowych, wykorzystywane są kwantowe cząstki światła, a do wydobywania informacji wykorzystywane są zaawansowane techniki przetwarzania sygnału.

Maksymalna precyzja

Chociaż komunikację optyczną wykazano już wcześniej na niskiej orbicie okołoziemskiej i na Księżycu, DSOC stoi przed wyjątkowymi wyzwaniami, ponieważ jest to pierwszy test komunikacji optycznej w głębokim kosmosie. Niezwykłą precyzję wymaganą do skierowania wiązki lasera na odległość milionów mil można porównać do wyzwania polegającego na śledzeniu za pomocą wskaźnika laserowego ruchu oddalonego o jedną milę.

W szczególności, jak wyjaśniają, demonstracja stoi przed wyzwaniem synchronizacji komunikacji ze względu na czas potrzebny światłu na podróż ze statku kosmicznego Psyche na Ziemię na duże odległości. Szacuje się, że przy maksymalnej odległości fotony bliskiej podczerwieni pochodzące z DSOC dotrą do Ziemi w około 20 minut, w porównaniu do 50 sekund podczas testu przeprowadzonego 14 listopada. W tym okresie statek kosmiczny i Ziemia będą w ruchu, co wymaga precyzyjnej regulacji laserów, aby dostosować się do zmian pozycji i zapewnić skuteczną komunikację.

„Komunikacja optyczna jest dobrodziejstwem dla naukowców i badaczy, którzy zawsze oczekują więcej od swoich misji kosmicznych i umożliwi załogowej eksploracji głębokiego kosmosu” – powiedział Jason Mitchell, dyrektor działu zaawansowanych technologii komunikacyjnych i nawigacji w NASA. program. „Więcej danych oznacza więcej odkryć” – dodał.

Pomimo tych wyzwań osiągnięcie „pierwszego światła” stanowi znaczący kamień milowy, ponieważ DSOC z powodzeniem zademonstrował laserową detekcję fotonów w głębokim kosmosie oraz udostępnianie danych do i z głębokiego kosmosu. Ten postęp w komunikacji optycznej może otworzyć nowe możliwości eksploracji głębokiego kosmosu i przyczynić się do ciągłego rozwoju technologii kosmicznej.

READ  Bez serca Livia Britto przywołuje Angelinę Jolie i zakochuje się w Lara Croft