НАСА и ЕКА готовят масштабные испытания системы космических лазерных коммуникаций

С момента запуска первого искусственного спутника Земли в 1957 году, все космические коммуникации работают за счет передачи и приема радиоволн. Технология радиосвязи в нынешнее время является достаточно совершенной, надежной технологией, но, к сожалению, ее возможности начинают приближаться к максимальным пределам, а объемы передаваемой информации постоянно увеличиваются по экспоненте. Эксперты в области космических коммуникаций прогнозируют, что такая тенденция будет сохраняться и дальше. Поэтому НАСА и Европейское космическое агентство (ЕКА) в последнее время интенсивно ведут поиски новых решений, которые позволят им преодолеть ограничения, накладываемые используемыми радиоканалами на скорость и объем передаваемой информации.

В рамках этих совместных усилий специалисты ЕКА уже заканчивают тесты и испытания части новых лазерных коммуникационных система, а специалисты НАСА уже пробовали с помощью лазера передать информацию на лунный орбитальный аппарат. Следующим этапом станет демонстрация лазерного широкополосного коммуникационного канала, которая состоится в октябре этого года и во время которой данные с Земли будут переданы на лунный орбитальный аппарат и назад.

Лазеры уже широко используются при передаче огромных объемов данных по волоконно-оптическим кабелям. Их использование в космосе обладает еще большим потенциалом, отсутствие физической среды передачи позволит получить скорость передачи информации до 622 мегабит в секунду. Другое преимущество лазеров заключается в том, что свет имеет длину волны, меньшую в 10 тысяч раз, чем длина волны используемых в космических коммуникациях радиоволн. Это означает, что свет лазера может распространяться более узконаправленным лучом и будет требовать меньших по размерам приемных устройств для того, чтобы получить сигнал достаточной для обработки амплитуды. Помимо увеличения уровня безопасности космических коммуникаций, это позволит уменьшить вес, габариты коммуникационного оборудования, на доставку которого в космос тратятся не такие уж и малые средства.

Согласно информации, предоставленной специалистами НАСА, внедрение лазерных широкополосных космических коммуникаций позволит реализовать дистанционное управление космическими аппаратами в режиме реального времени с одновременной передачей от аппарата высококачественного трехмерного видеоизображения. В качестве примера специалисты НАСА приводят, что для того, чтобы передать полнометражный фильм в HD-качестве с помощью радиоканала S-диапазона потребуется около 639 часов времени, с помощью системы лазерных коммуникаций LLCD это займет всего восемь минут.

Испытательной платформой в октябре выступит исследовательский орбитальный космический аппарат Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE). Как следует из его названия, основным назначением этого аппарата является изучение очень разреженной атмосферы Луны и пыли, поднятой над поверхностью за счет статических электрических зарядов. Космический аппарат LADEE изготовлен на базе универсального модуля Modular Common Spacecraft Bus и в числе его основных четырех инструментов будет находиться устройство Lunar Laser Communications Demonstration (LLCD).

Устройство LLCD в чем-то подобно устройству OPALS, созданному специалистами ЕКА. Но, в отличие от последнего, которое будет проверяться на дистанции в несколько сотен километров, разделяющих поверхность Земли и Международную космическую станцию, устройство LLCD будет проходить проверку сразу на дистанции более 360 тысяч километров. Во время испытаний будет осуществлена передача сотен миллионов импульсов лазерного света, источником которых станет терминал Lunar Lasercomm Space Terminal (LLST). Этот терминал представляет собой систему, разработанную инженерами и учеными Массачусетского технологического института, состоящую из трех модулей, оптического телескопа с 10.1-сантиметровым зеркалом, установленным на подвижной подвеске снаружи космического аппарата LADEE, модема и модуля управляющей электроники. Подвижная подвеска служит не только для ориентации телескопа, она нацеливает на Землю инфракрасный лазер мощностью 0.5 Ватта, что позволит и получать и передавать данные со скоростью порядка 20 мегабит в секунду.

Передаваемые данные будут приняты тремя наземными станциями, в Нью-Мексико, в Калифорнии и в Испании. На этих станциях будет использоваться устройство Lunar Lasercomm Ground Terminal (LLGT), в состав которого входит восемь телескопов, с диаметром зеркал от 15 до 43 сантиметров, размещенных на подвижной платформе.

Лунный орбитальный аппарат LADEE будет запущен в середине сентября на борту ракеты-носителя Minotaur V, которая стартует с космодрома Центра космических полетов НАСА имени Годдарда. Спустя четыре недели, после того, как аппарат достигнет Луны и займет устойчивую круговую орбиту, он начнет свои исследования и примет участие в тестировании космической лазерной коммуникационной системы.

Источник: DailyTechInfo