НАСА демонстрира възможността за едновременното приемане на лазерни и радиосигнали от дълбокия космос

НАСА съобщи вчера, че за първи път успя да получи едновременно лазерни и радиосигнали от дълбокия космос. Това стана възможно благодарение на 34-метровата хибридна антена на Deep Space Network, специално конфигурирана за този експеримент.

Способна да приема както радиочестотни, така и оптични сигнали, антената правилно проследи и декодира отслабващия лазерен сигнал от приемо-предавателя DSOC. Това е Deep Space Optical Communications на борда на космическия кораб Psyche на НАСА. Той постепенно се отдалечава в дълбокия космос.

DSOC е последната от поредицата демонстрации на оптични комуникации. Те са финансирани от програмата на НАСА за технологични демонстрационни мисии (TDM). Както и от програмата на агенцията за космически комуникации и навигация (SCaN). Постижението на НАСА демонстрира възможността за адаптиране на гигантските параболични антени на Deep Space Network (DSN), които понастоящем комуникират с космическите кораби чрез радиовълни. но сега вече са подходящи за оптични/лазерни комуникации.

Експерименталната антена на Deep Space Station 13

Хибридната антена, използвана от НАСА за този експеримент се намира в комплекса за дълбоки космически комуникации DSN в Голдстоун, близо до Барстоу, Калифорния. Тя се нарича Deep Space Station 13 (DSS-13) и е специално модифицирана да приема сигнали както в радио, така и в оптични честоти.

В края на 2023 г. антената успешно излъчи голям пакет от данни към Психея. Това стана от разстояние 32 милиона километра със скорост 15,63 мегабита в секунда. Това е около 40 пъти по-бързо от радиокомуникациите на същото разстояние. На 1-ви януари 2024 г. антената изпрати снимка до Земята. Снимката бе предварително качена в DSOC преди изстрелването на Психея.

По този начин DSS-13 доказа, че синхронизираната радиочестотна и оптична комуникация от дълбокия космос е възможна. И всъщност е много удачна и полезна.

Радио и оптика: две в едно!

За откриване на лазерните фотони, т.е. квантовите частици светлина, в извитата повърхност на хибридната антена са закрепени седем свръхпрецизни сегментирани огледала. Те наподобяват шестоъгълните огледала на космическия телескоп „Джеймс Уеб“ и имитират зоната за събиране на светлина на телескоп с апертура от 1 метър.

Когато лазерните фотони попаднат върху антената, всяко огледало ги отразява и прецизно ги пренасочва към камера с висока експозиция, която е свързана със сублиматора на антената, окачен над центъра на чинията.

След това лазерният сигнал, уловен от камерата, се предава по оптично влакно, което го пренася до криогенно охладен полупроводников еднофотонен детектор. Проектиран и изграден в Лабораторията за микроустройства на JPL, детекторът е идентичен с този, използван в обсерваторията Паломар на Калтех, която служи като наземна станция за предаване на данни на DSOC.

Седемсегментният телескоп-рефлектор на антената е всъщност експериментален тест в очакване на по-мощната 64-сегментна версия, която може да бъде използвана в бъдеще. Тя ще бъде еквивалентна на телескоп с 8-метрова апертура.