Программа НАСА по космической связи и навигации (SCaN) продемонстрировала первую двустороннюю сквозную лазерную ретрансляционную систему, развернутую через инновационную сеть. Чтобы протестировать SCaN, они отправили данные на Международную космическую станцию на впечатляющей скорости 1,2 гигабита в секунду. Используя полосу пропускания, которая обычно зарезервирована для более важных коммуникаций, выбранным для теста сообщением стал набор очаровательных изображений и видеороликов с участием домашних животных астронавтов и сотрудников НАСА.
Группа астронавтов и сотрудников NASA, включая Рэнди Бресника, Кристину Кок и Кьелла Линдгрена, выбрала первую двустороннюю сквозную лазерную релейную систему NASA для отправки фотографий своих любимых питомцев на Международную космическую станцию. Как полноцветные изображения и видео, они более сложны и содержат гораздо больше пикселей, чем текстовые или технические диаграммы. Это сделало их идеальным набором данных для демонстрации скорости и гибкости системы Integrated LCRD Low Earth Orbit User Modem and Amplifier Terminal (ILLUMA-T).
Демонстрация также протестировала новую сетевую технологию. Передача космических данных сталкивается со значительными задержками и потенциальной потерей данных из-за огромных расстояний. Чтобы решить эту проблему, NASA разработало Delay/Disruption Tolerant Networking (DTN), которая использует процесс «хранения и пересылки» для обработки сбоев данных. Усовершенствованная реализация DTN, называемая High-Rate Delay Tolerant Networking (HDTN), разработанная Исследовательским центром Гленна NASA, еще больше улучшает это, позволяя передавать данные в четыре раза быстрее, чем текущая технология DTN. HDTN объединяет данные из различных источников и подготавливает их для передачи обратно на Землю, демонстрируя свои возможности во время эксперимента с фото и видео домашних животных.
Данные начали свое путешествие в оперативном центре миссии в Лас-Крусес, штат Нью-Мексико, а затем были направлены на оптические наземные станции в Калифорнии и на Гавайях. Оттуда данные модулировались инфракрасными лазерными сигналами и отправлялись на демонстрационный спутник НАСА для демонстрации лазерной связи (LCRD) на геосинхронной орбите, который затем передал данные на ILLUMA-T на космической станции.
Исторически НАСА использовало радиочастотную связь для передачи данных на бортовые компьютеры и с бортовых компьютеров за пределами нашей атмосферы. С появлением лазерной связи (более известной как оптическая связь) более сложные сообщения и пакеты данных могут передаваться гораздо быстрее. Это стало возможным, поскольку, хотя и радиоволны, и инфракрасный свет распространяются со скоростью света, инфракрасный свет движется в более узкой длине волны. Это позволяет модулировать сигнал гораздо быстрее, что означает, что за то же время можно отправить больше информации.
Лазерная связь также обещает улучшить рабочую и жилую среду на орбите. Терминал лазерной связи ILLUMA-T меньше, легче и потребляет меньше энергии, чем существующие системы. Благодаря большему пространству и уменьшению потребления энергии система улучшит связь с Землей и немного облегчит жизнь астронавтов на космической станции.
Испытание SCaN продемонстрировало скорость и эффективность того, насколько мощной может быть система лазерной связи, а также подчеркнуло ценность многопрограммных демонстраций. По словам заместителя помощника администратора и руководителя программы SCaN в НАСА Кевина Коггинса, кампания оказалась успешной как для ILLUM-TLCRD, так и для HDTN. «Они не только продемонстрировали, как эти технологии могут сыграть важную роль в обеспечении будущих научных и исследовательских миссий НАСА, но также предоставили командам интересную возможность «представить» своих питомцев, помогающих в этой инновационной демонстрации».
Использование видеозаписей домашних животных в качестве теста было вдохновлено испытанием лазерной связи НАСА в декабре 2023 года, в ходе которого транслировалось видео рыжего полосатого котенка по кличке Картофелины, преследующего точку лазерной указкой. Его отправили с космического корабля «Психея», находящегося почти в 30 миллионах километров, на телескоп Хейла в Паломарской обсерватории в Калифорнии. 15-секундному видео высокой четкости потребовалось всего 101 минута, чтобы достичь места назначения, и оно представляет собой одно из первых успешных испытаний широкополосной лазерной связи в глубоком космосе. Как сказал тогда заместитель администратора НАСА: «Увеличение нашей пропускной способности имеет важное значение для достижения наших будущих исследовательских и научных целей, и мы с нетерпением ожидаем дальнейшего развития этой технологии и изменения того, как мы общаемся во время будущих межпланетных миссий». Хотя Тейтерс не имеет звания первого кота в космосе (это была Фелисетт в 1963 году), он может с гордостью называть себя героем первого видео с котами в космосе.
Эта оптимизированная технология DTN направлена на улучшение услуг связи NASA, включая улучшенную безопасность, сетевую маршрутизацию мультимедиа высокой четкости и многое другое. По мере того, как программа NASA Artemis продвигается к установлению устойчивого присутствия на Луне, SCaN продолжает разрабатывать инновационные технологии связи, чтобы перенести надежность и производительность земного интернета в космос.
ILLUMA-T, LCRD и HDTN финансируются программой NASA Space Communications and Navigation (SCaN) в штаб-квартире NASA. LCRD и ILLUMA-T управляются Центром космических полетов имени Годдарда NASA, в то время как HDTN управляется Исследовательским центром имени Гленна NASA. Сетью космических станций управляют Космический центр имени Джонсона и Центр космических полетов имени Маршалла NASA.
