NASA-ina prva tehnološka demonstracija laserske komunikacije u dubokom svemiru

0
1167

NASA-inoj misiji Psyche nalazi se eksperiment Deep Space Optical Communications (DSOC), prva tehnološka demonstracija laserske komunikacije američke svemirske agencije u dubokom svemiru, posebice do Marsa.

DSOC će testirati tehnologije osmišljene kako bi budućim misijama omogućile slanje najtežih znanstvenih podataka i prijenos videa izravno s Crvenog planeta. Očekivano trajanje rada eksperimenta je dvije godine. Počet će otprilike 20 dana nakon lansiranja Psychea.

Do sada je NASA koristila samo radio valove za komunikaciju s misijama koje putuju izvan Mjeseca. Ovo je prvi pokušaj optičke komunikacije izvan našeg satelita. Mogli bi omogućiti brzine prijenosa podataka 10 do 100 puta brže od trenutnih sustava?!

Kako će DSOC raditi?

Na sondu Psyche povezan je bliski infracrveni laserski primopredajnik. Odašilje i prima podatke kroz teleskop s otvorom od 22 centimetra. Primopredajnik će prenositi podatke velike brzine na Zemlju koristeći 4-vatni bliski infracrveni laser. I primat će podatke male brzine sa Zemlje pomoću kamere za brojanje dolaznih laserskih fotona.

U svrhu demonstracije tehnologije, dva teleskopa na Zemlji su nadograđena za komunikaciju s laserskim primopredajnikom na brodu Psyche. Bliski infracrveni laserski odašiljač velike snage integriran je s Laboratorijem teleskopa za optičke komunikacije u Table Mountainu u Kaliforniji, kojim upravlja JPL. Ovaj odašiljač će dati modulirani laserski signal primopredajniku leta. On će služiti kao svojevrsni svjetionik, referenca, tako da laserska zraka vraćena na Zemlju bude precizno usmjerena.

Podatke poslane s primopredajnika na brodu Psyche umjesto toga će prikupljati 5,1-metarski teleskop Hale na Caltechovom zvjezdarnici Palomar u Kaliforniji. U tu svrhu, teleskop je opremljen posebnim nizom visoko učinkovitih supravodljivih detektora.

U  videu jerezime kako će se DSOC koristiti na Zemlji iu svemiru.

Najveći izazovi

DSOC je namijenjen demonstriranju prijenosa podataka velikom brzinom na udaljenosti do 390 milijuna kilometara, što je više nego dvostruko više od udaljenosti između Sunca i Zemlje. Što se Psyche dalje udaljava od Zemlje, to će laserski signal postajati slabiji, što dekodiranje podataka čini sve težim.

Nadalje, fotonima će trebati sve više vremena da stignu do odredišta, s kašnjenjem od više od 20 minuta na maksimalnoj udaljenosti demonstracije tehnologije. A budući da će se položaj Psihe u odnosu na Zemlju stalno mijenjati kako fotoni putuju, DSOC sustavi na zemlji iu zraku to će morati kompenzirati, pokazujući točan položaj zemaljskog prijemnika u Palomaru i primopredajnika na sondi.

Primopredajnik u letu i laserski odašiljač na zemlji tada će morati ciljati s velikom preciznošću. Stoga DSOC primopredajnik na Psycheu mora biti izoliran od vibracija ostatka vozila, koje bi inače odgurnule lasersku zraku od cilja.

Tim DSOC-a implementirao je niz na teleskopu Hale kako bi imao elektroniku velike brzine za snimanje trenutka dolaska pojedinačnih fotona, tako da se signal može dekodirati. Također je razvio nove tehnike obrade signala za izdvajanje informacija iz slabih laserskih signala koji će biti odaslani na desetke ili stotine milijuna kilometara.

NASA i svemirske komunikacije
U 2013. NASA-ina lunarna laserska komunikacijska demonstracija (LLCD) testirala je rekordne uplink i downlink brzine prijenosa podataka između Zemlje i Mjeseca. U 2021. Laser Communications Relay Demonstration (LRCD) lansiran je kako bi se testirale mogućnosti širokopojasne optičke komunikacije iz geostacionarne orbite, tako da svemirskim letjelicama nije potrebna izravna linija vidljivosti prema Zemlji za komunikaciju.

Prošle je godine NASA-in TeraByte InfraRed Delivery sustav povezao najbržu brzinu prijenosa podataka ikada sa satelita u niskoj Zemljinoj orbiti na prijamnik na zemlji.

DSOC sada vodi optičke komunikacije u duboki svemir, utirući put komunikacijama velike propusnosti izvan Mjeseca i 1000 puta dalje od bilo kojeg testa optičkih komunikacija do danas. Ako bude uspješna, tehnologija bi mogla dovesti do brzih komunikacija, koje će pomoći podržati sljedeći veliki korak čovječanstva: odlazak na Mars kažu stručnjaci…?! Koristi li se ova tehnologija u druge svrhe?

Igor Drenjančević

HOP -portal na telegramu

https://t.me/hopportal