Komunikacja optyczna w kosmosie
Deep Space Optical Communications ( DSOC ) to opracowywany laserowy system komunikacji kosmicznej , którego celem jest poprawa wydajności komunikacji od 10 do 100 razy w stosunku do obecnej technologii częstotliwości radiowych bez zwiększania masy, objętości lub mocy. DSOC będzie w stanie zapewnić łącza w dół o dużej przepustowości spoza przestrzeni cislunarnej .
Projekt jest prowadzony przez NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) w Pasadenie w Kalifornii.
Przegląd
Przyszłe ekspedycje ludzkie mogą wymagać ciągłego strumienia obrazów w wysokiej rozdzielczości, transmisji wideo na żywo i transmisji danych w czasie rzeczywistym w przestrzeni kosmicznej, aby umożliwić aktualne wskazówki i aktualizacje podczas długodystansowych podróży. Nawet przy maksymalnej szybkości transmisji danych wynoszącej 5,2 megabitów na sekundę (Mb/s) sonda Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) potrzebuje 7,5 godziny na przesłanie całego pokładowego rejestratora i 1,5 godziny na wysłanie pojedynczego obrazu HiRISE do przetworzenia z powrotem na Ziemię. Nowe hiperspektralne kamery o wysokiej rozdzielczości nakładają dodatkowe wymagania na ich system komunikacyjny, wymagając jeszcze wyższych szybkości transmisji danych.
Demonstracja technologii prekursorowej dla tego optycznego urządzenia nadawczo-odbiorczego ma rozpocząć się w 2022 roku na pokładzie robotycznej Psyche misji NASA , mającej na celu zbadanie gigantycznej metalowej asteroidy znanej jako 16 Psyche . Wiązki laserowe ze statku kosmicznego będą odbierane przez naziemny teleskop w Obserwatorium Palomar w Kalifornii. Wiązki laserowe do statku kosmicznego będą wysyłane z mniejszego teleskopu w Obserwatorium Góry Stołowej w Kalifornii.
Projekt
Ta nowa technologia będzie wykorzystywać zaawansowane lasery w obszarze bliskiej podczerwieni (1,55 µm) widma elektromagnetycznego . Architektura opiera się na wysyłaniu z Ziemi wiązki laserowej w celu wspomagania stabilizacji linii wzroku i kierowania wiązki laserowej łącza w dół. Ponadto do bezbłędnej komunikacji stosowane są wydajne kody. System musi korygować szum tła (światło rozproszone) pochodzące z atmosfery ziemskiej i Słońca. Oczekuje się, że wydajność uplinku wyniesie 292 kbit/s przy odległości 0,4 AU . Szerokość przesyłanej wiązki jest odwrotnie proporcjonalna do używanej częstotliwości, więc im krótsza używana długość fali, tym węższa i bardziej skupiona wiązka może być wykonana. Przepustowość łącza w dół będzie zależała od średnicy teleskopu naziemnego i będzie mniejsza w ciągu dnia.
Trzy kluczowe technologie DSOC opracowane na potrzeby projektu to:
- zespół izolujący i wskazujący zakłócenia statku kosmicznego o małej masie do działania w obecności zakłóceń wibracyjnych statku kosmicznego.
- wysokowydajny lotniczy nadajnik laserowy;
- para wysokowydajnych układów detektorów zliczających fotony dla optycznego nadajnika-odbiornika lotu i odbiornika naziemnego (teleskopu).
| Lotniczy nadajnik laserowy | Systemy naziemne |
|---|---|
|
Laser: 4 W Długość fali: 1,55 µm |
Uplink: • Teleskop (1 m) • Moc 5 kW • Długość fali 1,064 µm |
|
Teleskop: apertura 22 cm Zdolny do skierowania do 3 stopni Słońca |
Downlink: • 5-metrowy teleskop • Działa w dzień iw nocy • Może wskazywać w promieniu 12 stopni od Słońca |
| Masa: <29 kg | |
| Moc: <100 W |
Misja psychiki
Psyche misji NASA , której start zaplanowano na połowę 2023 roku. Sonda Psyche zbada metalową asteroidę 16 Psyche , docierając do pasa asteroid w 2029 roku.
Zobacz też
- Demonstracja przekaźnika komunikacji laserowej - ładunek NASA wystrzelony w 2021 roku
