Преимущества лазерной связи: более эффективные, более легкие системы, повышенная безопасность и более гибкие наземные системы. Фото предоставлено: НАСА/Дэйв Райан.
Демонстрация НАСА TBIRD (TeraByte InfraRed Delivery) и его космический корабль — PTD-3 (Pathfinder Technology Demonstrator-3) — завершили демонстрацию технологий. Полезная нагрузка TBIRD побила мировые рекорды по самой быстрой спутниковой связи из космоса с использованием лазерной связи за последние два года.
В серии PTD НАСА используется обычный коммерческий космический корабль, обеспечивающий надежную платформу для эффективного тестирования технологий с минимальными изменениями конструкции между запусками. После запуска в мае 2022 года миссии Transporter 5 компании SpaceX космический корабль PTD-3 достиг низкой околоземной орбиты, и вскоре после этого TBIRD начал передавать сигналы лазерной связи на наземную оптическую станцию в Столовой горе, Калифорния.
Двухлетняя демонстрация TBIRD продемонстрировала возможность лазерной связи. Большинство миссий НАСА полагаются на системы высокочастотной связи. Однако лазерная связь использует инфракрасный свет, и одно соединение связи может передавать значительно больше данных. Эта технология идеально подходит для научных и исследовательских миссий, требующих передачи больших объемов данных.
В 2023 году TBIRD продолжил бить свои собственные рекорды, достигнув пика в июне, когда он передал 4,8 терабайта безошибочных данных — что эквивалентно примерно 2400 часам видео высокой четкости — за один проход за пять минут со скоростью 200 гигабит в секунду.
Полезная нагрузка TBIRD была одной из многих демонстраций лазерной связи. Программа НАСА по космической связи и навигации (SCaN) продолжает развивать эту технологию, чтобы продемонстрировать влияние лазерной связи на передачу большего количества научных и исследовательских данных. Следующая демонстрация состоится в рамках миссии Artemis II.
Впечатление художника от демонстрации технологии Pathfinder -3 с полезной нагрузкой TeraByte InfraRed Delivery. Фото предоставлено: НАСА/Дэйв Райан.
Помимо установления мирового рекорда, эта миссия продемонстрировала экономичную конструкцию и чрезвычайно низкие требования к размеру, весу и мощности как для космического корабля PTD-3, так и для полезной нагрузки TBIRD. Полезная нагрузка размером с коробку с салфетками содержала два коммерческих телекоммуникационных модема, которые команда TBIRD модифицировала для экстремальных условий космоса.
Система PTD-3/TBIRD также преодолела одну из самых больших проблем, связанных с лазерной связью: создание узкой лазерной линии связи на орбитальной скорости и при атмосферном сопротивлении. Возможности точного наведения и устойчивости космического корабля ПТД-3 позволили полезной нагрузке TBIRD достичь рекордных характеристик при движении в космосе со скоростью до 27 000 км/ч. Космический корабль установил рекорд высочайшей точности, когда-либо достигнутой НАСА CubeSat без каких-либо механизмов движения или двигательных систем.
Ожидалось завершение миссий PTD-3 и TBIRD. У системы не было двигательной установки, а это означало, что после того, как она была выведена на низкую околоземную орбиту, миссия могла продолжаться только до тех пор, пока ее орбита естественным образом не уменьшится.
Хотя операции были запланированы всего на шесть месяцев, TBIRD проводил свои демонстрационные проекты более двух лет, что позволило НАСА узнать больше об эксплуатации лазерной связи на низкой околоземной орбите.
Уроки, извлеченные из TBIRD, будут применены к будущим реализациям лазерной связи и минимизируют ограничения нисходящей линии связи в проектах миссий, чтобы обеспечить будущие исследования и открытия.
