DSOC, эксперимент, который может изменить способы связи космических кораблей, впервые отправил данные с помощью лазера на Луну и обратно. Передаваемые данные принимают форму битов (наименьших единиц данных, которые может обработать компьютер), закодированных в фотонах лазера – квантовых частицах света.
В рамках эксперимента НАСА по оптической связи в глубоком космосе (DSOC) лазер ближнего инфракрасного диапазона, закодированный тестовыми данными, был направлен на расстояние почти 10 миллионов миль (16 миллионов километров) – примерно в 40 раз дальше, чем Луна от Земли – на телескоп Хейла в Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института. Это самая дальняя демонстрация оптической связи.
Находясь на борту недавно запущенного космического корабля Psyche, DSOC настроен на отправку тестовых данных с высокой пропускной способностью на Землю во время двухлетней демонстрации технологий, пока Psyche путешествует к главному поясу астероидов между Марсом и Юпитером. Лаборатория реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии управляет как DSOC, так и Psyche.
Техническая демонстрация технологии была проведена рано утром 14 ноября после того, как полетный лазерный приемопередатчик – передовой инструмент на борту «Психеи», способный отправлять и принимать сигналы ближнего инфракрасного диапазона – был зафиксирован на мощном лазерном маяке восходящей линии связи, передаваемом из оптической Лаборатории телекоммуникационных телескопов на базе Тейбл-Маунтин Лаборатории реактивного движения недалеко от Райтвуда, Калифорния. Маяк восходящей линии связи помог трансиверу направить лазер нисходящего канала обратно на Паломар (который находится в 100 милях или 130 километрах к югу от Столовой горы), в то время как автоматизированные системы приемопередатчика и наземных станций точно настраивали его наведение.
Это достижение является одной из многих важнейших вех DSOC в ближайшие месяцы, прокладывая путь к более высокой скорости передачи данных, способной передавать научную информацию, изображения высокой четкости и потоковое видео в поддержку следующего гигантского скачка человечества: отправки людей в космос. Марс», — сказала Труди Кортес, директор отдела демонстрации технологий в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне.
Тестовые данные также были отправлены одновременно через лазеры восходящей и нисходящей линии связи. Эта процедура, известная как «закрытие канала», является основной целью эксперимента. Хотя демонстрация технологии не передает данные миссии Psyche, она тесно сотрудничает с командой поддержки миссии Psyche, чтобы гарантировать, что операции DSOC не мешают работе космического корабля.
«Испытания во вторник утром были первыми, в которых были полностью задействованы наземные средства и полетный приемопередатчик, что потребовало от DSOC и операционных групп Psyche работать в тандеме», — сказала Мира Сринивасан, руководитель операций DSOC в JPL. «Это была серьезная задача, и нам предстоит еще много работы, но за короткое время мы смогли передавать, получать и декодировать некоторые данные».
Перед этим достижением проекту необходимо было проверить установки на нескольких других этапах: от снятия защитной крышки с летного лазерного приемопередатчика до включения прибора. Тем временем космический корабль «Психея» проводит собственные проверки, в том числе активирует двигательные установки и тестирует инструменты, которые будут использоваться для изучения астероида «Психея», когда он прибудет туда в 2028 году.
После успешного первого запуска команда DSOC теперь будет работать над усовершенствованием систем, которые контролируют наведение лазера нисходящей линии связи на борту трансивера. Как только это будет достигнуто, проект может начать демонстрацию поддержки высокоскоростной передачи данных от приемопередатчика к Паломару на различных расстояниях от Земли. Эти данные принимают форму битов (наименьших единиц данных, которые может обработать компьютер), закодированных в фотонах лазера – квантовых частицах света. После того, как специальная сверхпроводящая высокоэффективная детекторная матрица обнаруживает фотоны, используются новые методы обработки сигналов для извлечения данных из одиночных фотонов, поступающих на телескоп Хейла.
Целью эксперимента DSOC является демонстрация скорости передачи данных в 10–100 раз большей, чем у современных радиочастотных систем, используемых сегодня на космических кораблях. И радио, и лазерная связь ближнего инфракрасного диапазона используют электромагнитные волны для передачи данных, но свет ближнего инфракрасного диапазона объединяет данные в значительно более плотные волны, что позволяет наземным станциям получать больше данных. Это поможет будущим исследовательским миссиям с участием человека и роботов, а также обеспечит поддержку научных инструментов с более высоким разрешением.
«Оптическая связь — это благо для ученых и исследователей, которые всегда хотят большего от своих космических миссий, и позволит человеку исследовать глубокий космос», — сказал д-р Джейсон Митчелл, директор Отдела передовых коммуникационных и навигационных технологий Управления космической связи и навигации НАСА. (СКАН) программа. «Больше данных означает больше открытий».
Миссию «Психея» возглавляет Университет штата Аризона. JPL отвечает за общее управление миссией, системное проектирование, интеграцию и тестирование, а также операции миссии. «Психея» — 14-я миссия, выбранная в рамках программы открытий НАСА под управлением Управления научных миссий, которой управляет Центр космических полетов Маршалла агентства в Хантсвилле, штат Алабама. Служба запуска управлялась программой NASA Launch Services, базирующейся в Космическом центре Кеннеди агентства. Компания Maxar Technologies в Пало-Альто, Калифорния, предоставила шасси космического корабля с солнечной электрической силовой установкой высокой мощности.