Лазерна светлина свързва Земята и космоса: НАСА поставя нов рекорд

НАСА тества лазерна връзка между наземната станция LCOT и сателита TBIRD, като установи стабилна връзка в продължение на три минути. Данните бяха предадени с рекордната скорост от 200 Gbps. Попадането на лазерния лъч на LCOT върху сателита TBIRD с размерите на кутия за салфетки изискваше невероятна точност от един милирадиан. Това е все едно да се удари еднометрова мишена от разстояние няколко футболни игрища. В реални условия този кратък сеанс би бил достатъчен за прехвърляне на 5 Тбайта данни. Лазерната комуникация многократно превъзхожда радиочестотните вълни по отношение на трансфера на данни и би могла да намери приложение в дългосрочни мисии, например до Марс.

По време на първия полеви тест наземната станция LCOT на НАСА, съставена от конвенционално оборудване, осигури достатъчен интензитет на лазерния сигнал, за да може бордовият хардуер на сателита TBIRD да го открие, да установи връзка и да поддържа стабилна комуникация в продължение на повече от три минути. Насочването на лазерния лъч на LCOT към TBIRD изискваше точност на насочване от един милирадиан, което е равносилно на попадане в цел с размер 1 метър от разстояние повече от осем игрища за американски футбол. Това демонстрира сериозен напредък в областта на лазерните комуникации.

Преди приключването на мисията на 15-ти септември 2024 г. полезният товар на TBIRD изпращаше данни с рекордната скорост от 200 Gbps. В реални оперативни условия една триминутна комуникационна сесия между TBIRD и LCOT би била достатъчна за прехвърляне на над 5 Тбайта критични научни данни, което се равнява на повече от 2500 часа видео с висока разделителна способност.

Програмната дирекция „Космически комуникации и навигация“ (SCaN) на НАСА внедрява лазерната комуникационна технология в различни орбити, включително и в мисията Artemis II. Целта е да се демонстрира ефективността на лазерната комуникация в реалната среда на космическите полети и да се подобрят възможностите за бъдещите изследователски мисии.

Космическите мисии традиционно разчитат на радиокомуникации. С нарастването на обема на научните данни обаче търсенето на комуникационна честотна лента драстично се увеличи. Лазерните комуникации, които използват инфрачервена светлина, са в състояние да предават информацията по-бързо поради по-късите си дължини на вълните. Това позволява на наземните станции да обработват по-голям поток от данни. Според ръководителя на програмата SCaN Кевин Когинс оптичните и лазерните комуникации могат да прехвърлят от 10 до 100 пъти повече данни, отколкото радиочестотните вълни. Той нарича лазера „вълната на бъдещето“, която ще позволи на учените да получават все повече информация от своите мисии и ще осигури надеждна връзка за астронавтите, пътуващи до и от Марс.

Екипът на LCOT продължава да усъвършенства системата за насочване в рамките на допълнителни тестове с демонстрационния модул Laser Communications Relay Demonstration (LCRD).

Експериментите на SCaN, включително TBIRD и LCRD, демонстрираха потенциала на космическите лазерни комуникации. Надеждната мрежа обаче изисква гъвкави наземни станции. LCOT показа как правителството и индустрията могат да изградят такива станции, отговарящи на нуждите на космическите мисии и откриващи нови възможности за високоскоростен пренос на данни.