Радиопередача в космосе почти исключительно отслеживается одной сетью — сетью Deep Space Network (DSN) НАСА, которая используется для связи почти с каждым космическим кораблем, пролетавшим мимо Луны. До недавнего времени это означало использование исключительно радиосвязи, которая может быть чрезвычайно медленной по сравнению с другими формами. Но недавние испытания показывают, что с некоторыми модификациями телескопы DSN могут общаться, используя гораздо более современную технологию – космические лазеры.
К огорчению поклонников «Звездных войн» во всем мире, космические лазеры еще не распространены повсеместно. Но одно применение, в частности, проложило путь к их более широкому распространению – использование в качестве системы связи. Зонд НАСА «Психея», который в настоящее время направляется к своему тезке в главном поясе астероидов, оснащен экспериментом по оптической связи глубокого космоса (DSOC) – другими словами, у него есть космический лазер.
После запуска в октябре 2023 года «Психея» начала связь со своей наземной связью в Паломарской обсерватории. Но другой собеседник подслушивал лазерную связь пары.
Кредит — Канал Скотта Мэнли на YouTube.
Антенна DSN в Комплексе дальней космической связи Голдстоуна была модернизирована массивом оптической связи, чтобы стать «гибридной» антенной, которая может общаться, используя как радио, так и оптические (т. е. лазерные) частоты. И он зафиксировался на тестовом сигнале DSOC «Психеи» в течение месяца после запуска космического корабля.
После установления соединения он загружал данные по каналу DSOC со скоростью 15,63 мегабит в секунду, что примерно в 40 раз быстрее, чем антенна получала бы данные, если бы использовала только свой стандартный радиоприемопередатчик. Он даже загрузил в высоком разрешении фотографию команды «Психея» из Лаборатории реактивного движения, которую они загрузили на зонд, прежде чем отправить его в путь.
Чтобы отслеживать относительно слабый лазерный сигнал на таком большом расстоянии, гибридной антенне пришлось использовать некоторые новые технические приемы, в том числе серию сверхточных зеркал и криогенно охлаждаемые детекторы одиночных фотонов, изготовленные из нанопроводного материала. Установка повторяла ту, которая была специально разработана для эксперимента DSOC в Паломаре, и работала точно так, как ожидалось.
Кредит – НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех.
Это также послужило предвестником более грандиозных планов. Инженеры планируют расширить систему до 64-сегментного зеркального отражателя вместо семи сегментов в текущей итерации. Сама DSOC устанавливает рекорды скорости связи на таком расстоянии от Земли. Он будет продолжать делать это, продолжая миновать орбиту Марса на пути к своему целевому астероиду.
У DSN уже есть 14 действующих антенн, разбросанных по трем континентам, и установка на них этих рефлекторов относительно тривиальна по сравнению с созданием совершенно новой сети антенн. Это могло бы устранить некоторые узкие места, которые, как мы отмечали ранее, начали влиять на проблему DSN. Например, антенны могут продолжать использовать радиочастотные сигналы для задач с относительно низкой скоростью передачи данных, таких как мониторинг телеметрии, в то же время полагаясь на модернизированные системы оптической связи для более интенсивной работы с данными, такой как отправка обратно видео или изображений с высоким разрешением.
Пока что планы DSN по дооснащению или даже общему обновлению все еще находятся на ранней стадии. Но эта демонстрация концепции доказывает, что система тарелок еще не мертва, даже если ее планируется взорвать космическими лазерами.
Узнать больше:
НАСА — Новая экспериментальная антенна НАСА отслеживает лазер дальнего космоса
UT – Мы вступаем в новую эпоху, когда космические корабли будут общаться с помощью лазеров
UT – НАСА Tightbeams видео кошки с расстояния в 31 миллион километров
UT – НАСА использует мощные передатчики для связи с космическими кораблями дальнего космоса. Получит ли другие цивилизации эти сигналы?
Ведущее изображение:
Станция глубокого космоса 13 с модернизированным оптическим отражателем посередине.
Кредит – НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех.
