Оптические кампании НАСА и SDA могут использовать общие терминалы
САН-ФРАНЦИСКО – НАСА сосредоточило свое внимание на наземном компоненте сетей оптической связи, в то время как Агентство космического развития Космических сил США сосредоточило свое внимание на связи из космоса в космос.
Эти две инициативы пересекутся через два-три года, когда НАСА определит, могут ли коммерческие терминалы, принятые SDA для спутниковой связи, передавать данные на Землю.
«Мы будем направлять вниз некоторые коммерческие космические станции, общаясь с нашими существующими наземными позициями», — сказал Джейсон Митчелл, исполнительный директор Программы космической связи и навигации НАСА. Космические новости На заседании Американского геофизического союза здесь, в декабре.
Космос на Землю
Атмосферная турбулентность затрудняет задачу передачи оптических данных на Землю. Успешная передача требует прогнозирования и моделирования, чтобы определить, как атмосфера Земли искажает сигналы. Наземным станциям требуется адаптивная оптика для коррекции этих помех.
Программа НАСА по космической связи и навигации (SCaN) решает эти проблемы с тех пор, как в 2013 году на Луну отправилась демонстрация лунной лазерной связи на борту корабля «Исследователь лунной атмосферы и пылевой среды».
Вслед за LLCD, которая побила рекорд самой быстрой скорости передачи данных между Луной и Землей, НАСА отправило на геостационарную орбиту демонстрационный модуль лазерной связи (LCRD). Размещенный на спутнике 6 программы космических испытаний Министерства обороны, LCRD доставлял данные на Землю со скоростью до 1,2 гигабит в секунду.
По словам Митчелла, прогресс в области оптической связи ускоряется благодаря успеху TeraByte InfraRed Delivery, полезной нагрузки на демонстраторе технологий Pathfinder 3 НАСА, запущенному в 2022 году, и эксперименту по оптической связи в дальнем космосе (DSOC).
DSOC, который был запущен в октябре в ходе миссии Лаборатории реактивного движения НАСА на астероиде Психея, отправил 15-секундное видео с высоким разрешением на телескоп Хейла в Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института в округе Сан-Диего. Трансмиссия преодолела рекордный пробег в 31 миллион километров.
Затем в декабре LCRD Обмен данными впервые Вместе с ILLUMA-T интегрированный пользовательский модем и терминал-усилитель LCRD LEO был отправлен на Международную космическую станцию в ноябре на борту грузового корабля SpaceX Dragon. Ожидается, что LCRD и ILLUMA-T будут работать вместе над улучшением связи на МКС.
Хотя астронавты на борту Международной космической станции могут приветствовать обещание оптической связи с повышенной пропускной способностью, эта технология будет особенно важна для миссий за пределами околоземной орбиты.
«Нам необходимо убедиться, что мы поддерживаем связь между людьми, когда они отправляются все дальше и дальше в космос», — сказал Митчелл. «Мы хотим иметь восходящий и нисходящий канал с высокой пропускной способностью, потому что вы настолько изолированы, насколько себя чувствуете».
Радиочастотный плюс оптический
Программа НАСА SCaN готовится к миссии «Артемида-2», первой миссии космического корабля «Орион» с экипажем. Бортовой эксперимент под названием Orion Artemis 2 Optical Communications Systems, известный как O2O, предназначен для передачи изображений и видео на скорости до 260 мегабит в секунду.
«Мы приведем его в порядок, будем бегать и выходить», — сказал Митчелл. «Если все пойдет хорошо, наша цель — использовать [O2O] Столько, сколько мы можем.»
Однако радиочастотная связь станет основой миссии «Артемида-2».
«Если бы возникла проблема с O2O, это не представляло бы никакого риска для миссии», — сказал Митчелл.
Будущие миссии также будут полагаться на оптику и радиочастоты.
«Это всегда будет какая-то комбинация», — сказал Митчелл. «В RF будут некоторые необходимые элементы, такие как восстановление из безопасных режимов».
Следующие шаги
В будущем НАСА хотело бы видеть наземные оптические станции, способные поддерживать несколько миссий.
«Если в миссиях используется разная электроника, вы используете один и тот же телескоп, но меняете электронику», — сказал Митчелл. «В конечном счете, вы хотите, чтобы они работали независимо, как это делают радиочастотные станции сейчас. В этом и есть настоящая хитрость».
Помня об этой цели, НАСА работает над поощрением коммерческого производства необходимой технологии.
«Мы хотим иметь возможность сказать: если вам нужно отверстие такого размера, купите систему у поставщика ABC, установите ее на бетон и накройте куполом», — сказал Митчелл.