Сондата за лазерно предаване на данни Psyche в монтажния цех на НАСА
(снимка: NASA/JPL-Caltech)
Американската космическа агенция НАСА ще изпрати в космоса лазерен приемо-предавател, работещ в близкия инфрачервен диапазон, за да тества система, която един ден може да се използва за комуникация с астронавтите на Марс.
Необходимото оборудване за системата DSOC (Deep Space Optical Communications) ще бъде изпратено в космоса заедно с автоматичната междупланетна станция Psyche, предназначена за изследване на астероида Psyche. Изстрелването на космическия кораб е планирано за 5 октомври.
Полетът до астероида с диаметър 225 км, разположен в астероидния пояс между орбитите на Марс и Юпитер и състоящ се основно от желязо и никел, ще отнеме около две години. През това време оборудването на DSOC ще бъде тествано за комуникация с две наземни станции, разположени в Южна Калифорния.
НАСА вярва, че DSOC лазерите, работещи в близкия инфрачервен диапазон, могат да предложат 10 до 100 пъти по-голяма ефективност при трансфер на данни от най-модерните радиосистеми в космоса днес. Възможността за осигуряване на широколентова лазерна комуникация в космоса е доказана в околоземна орбита и като част от комуникацията със сателити в орбита на Луната, но дълбокият космос поставя нови предизвикателства, отбелязва The Register.
Марсоходът Perseverance, разположен на повърхността на Червената планета, може да комуникира с орбитални апарати със скорост на предаване на данни от 2 Mbps. Орбиталната марсианска сонда Reconnaissance Orbiter, от своя страна, може да предава данни на Земята със скорост от 0,5 до 4 Mbps. Увеличението на скоростта с 10 до 100 пъти чрез лазери е примамлива възможност, дори като се има предвид, че ограничението на скоростта на светлината не позволява синхронна комуникация между Земята и Марс.
Системата DSOC използва светлина в близкия инфрачервен диапазон, която е способна да пренася повече информация от радиовълните – това ще позволи на наземните станции да получават повече данни едновременно. Летателните апарати в дълбокия космос, използващи такава комуникационна система, ще могат да изпращат на Земята по-детайлни изображения или дори видеоклипове, направени от техните камери.
За да получава команди, приемо-предавателят DSOC ще използва сонда, прикрепена към 22-сантиметров телескоп, за автоматично сканиране и прихващане на линията за връзка с лазер в близкия инфрачервен диапазон, излъчван от лабораторията на оптичния комуникационен телескоп (OCTL) на НАСА в Райтууд, Калифорния. DSOC също така ще предава данни към 5,1-метровия телескоп Hale в обсерваторията Паломер на Caltech в окръг Сан Диего, Калифорния, разположен на около 130 километра от OCTL.
Телескопът Hale в обсерваторията Паломар в окръг Сан Диего, Калифорния
(снимка: NASA/JPL-Caltech)
За да се премахне всеки шум в сигнала, фотонният детектор, използван в телескопа Hale, е криогенно охладен. Благодарение на това, той ще може по-ефективно да открива лазерни предавания от DSOC. Докато космическият кораб Psyche се отдалечава от Земята и се приближава до астероида Psyche, времето, необходимо за изпращане и получаване на сигнали от DSOC, постепенно ще се увеличава. Очаква се максималното разстояние, на което ще се извършва предаването на данни чрез системата DSOC, да бъде повече от 300 милиона км.
За да гарантират, че лазерният приемо-предавател DSOC улавя сигнала нагоре от Земята, инженерите са оборудвали космическия кораб Psyche със специални подпори, които сигурно държат телескопа, предотвратявайки вибрации.
„Всеки компонент на DSOC представлява нова технология, от мощни лазери за връзка нагоре до приемо-предавателната насочваща система на телескопа и изключително чувствителни сензори, които могат да улавят отделни фотони. Екипът на проекта дори трябваше да разработи нови техники за обработка на сигнали, за да може да увеличи максимално ефективността на получаване на информация от такива слаби сигнали, предавани на огромни разстояния “, коментира ръководителят на проекта DSOC Бил Клипщайн от лабораторията за реактивни двигатели.