Устройството за предаване на данни чрез лазер е с размерите на кутия за обувки
(снимка: Лаборатория Линкълн / MIT)
Учени от Масачузетския технологичен институт постигнаха абсолютен рекорд за скорост на предаване на данни от космоса към Земята с помощта на лазер. Пилотната инсталация с размер на кутия за обувки е предала информация със 100 гигабита в секунда (Gbps). На следващ етап екипът се надява да удвои скоростта, което ще осигури на научните сателити безпрецедентно бързи комуникационни канали.
Най-скъпият план за сателитен интернет на SpaceX осигурява връзка със скорост до 500 Mbps. Решението, предложено от изследователите на MIT, е 200 пъти по-бързо от Starlink. Изглежда невероятно, но всичко е свързано с предавателната среда – докато Starlink комуникира с наземна станция чрез радиоканал, то системата TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD) използва лазерен лъч.
Благодарение на по-високата честота, лазерният лъч позволява предаване на повече данни за единица време. Но това не означава, че предложеният метод няма недостатъци. Земната атмосфера изкривява сигнала, като внася смущения в него и това води до загуба на пакети. Също така лазерът трябва да бъде изключително точно насочен към приемника, което не е необходимо при радиолъча.
В проекта TBIRD учените от MIT е трябвало да преодолеят всички тези технологични бариери, за да създадат евтини, високопроизводителни лазерни сателитни комуникационни възли. Прототип на лазерен предавател с бързо устройство за съхранение, оптичен модем и оптичен усилвател е сглобен от налични в търговската мрежа компоненти, въпреки че много от тях са били модифицирани, за да работят във вакуум (например, липсата на естествена термична конвекция просто разтапя оптичните влакна).
Блокът с тегло малко над 11 кг е произведен от компанията Terran Orbital и поставен върху шаси на кубсата NASA Ames Research Center с лазерен предавател, който е изстрелян в ниска околоземна орбита на височина 480 км през май 2022 г. от ракета на SpaceX. Лазерният сигнал е получен от дълъг един метър адаптивен оптичен телескоп в наземна станция в Калифорния.
По време на експериментите комуникационната система показва рекордна скорост на комуникация, достигаща 100 Gbps. Инженерният екип е решил проблема с точното насочване на лазера към приемника по прост начин – изоставяйки индивидуалния механизъм за насочване. Лазерът насочва шасито на кубсата към приемника с помощта на двигатели за ориентация. В същото време самият предавател остава прост и компактен, което е една от целите на проекта.
Освен това екипът е разработил своя собствена версия на протокола за заявка за автоматично препредаване (ARQ). Ако грешките се вмъкнат в предаването, тогава актуализираният протокол по бавен изходящ комуникационен канал не изисква повторение на цялото предаване, а само на отделни блокове с грешки, което почти не забавя комуникационната сесия.
„В бъдеще планираме да се възползваме от допълнителните възможности на системата TBIRD, включително увеличаване на скоростта до 200 гигабита в секунда, което ще ни позволи да прехвърлим повече от 2 терабайта данни – еквивалент на 1000 филма с висока разделителна способност – с едно петминутно преминаване над наземната станция”, казва Джейд Уанг, програмен мениджър на TBIRD.