6 неща, които трябва да знаете

НАСАLaser Communications Relay Demo (LCRD) ще използва лазерни комуникационни системи за предаване на данни от космоса към Земята. Ето шест неща, които трябва да знаете за революционната мисия на НАСА LCRD.

1. Лазерните комуникации ще променят начина, по който НАСА получава информация в и извън космоса.

От зората на изследването на космоса НАСА използва радиочестотни системи за комуникация с астронавти и космически кораби. Въпреки това, тъй като космическите мисии генерират и събират повече данни, необходимостта от подобрени комуникационни възможности се увеличава. LCRD се възползва от силата лазерни контакти, който използва инфрачервена светлина, а не радиовълни, за кодиране и предаване на информация към и от Земята.

И радиовълните, и инфрачервените лазерни светлинни вълни са форми на електромагнитно излъчване с дължини на вълните в различни точки от спектъра. Мисиите кодират своите научни данни върху електромагнитни сигнали, за да ги изпратят обратно на Земята.

Инфрачервената светлина, използвана в лазерните комуникации, се различава от радиовълните по това, че се появява на много по-висока честота, което позволява на инженерите да опаковат повече данни във всяко предаване. Повече данни водят до повече информация и открития за космоса едновременно.

Използвайки инфрачервени лазери, LCRD ще изпраща данни обратно на Земята от геосинхронна орбита при 1,2 гигабита в секунда (Gbps). При тази скорост и разстояние можете да изтеглите филм за по-малко от минута.

LCRD ще лети като полезен товар, разположен на космически кораб на Министерството на отбраната като част от мисията на Програмата за космически тестове (STP-3). LCRD ще продължи изследването на НАСА за лазерни комуникации в подкрепа на бъдещи мисии до Луната и извън нея. Кредит: Центърът за космически полети Годард на НАСА

2. Лазерните комуникации ще позволят на космическия кораб да изпраща повече данни обратно у дома в една връзка надолу.

Ако сте били живи в края на 80-те и началото на 90-те, ще си спомните скоростта на комутируема връзка на наземния интернет – болезнено бавна. Добавянето на лазерни комуникации към космическите кораби е като използването от човечеството на високоскоростен интернет с технологии като оптични мрежи: революция.

Радиовълни срещу светлинни вълни. кредит: НАСА

Нашите домашни интернет връзки в наши дни позволяват на HD видеоклипове, предавания и съдържание да достигат до нашите екрани почти незабавно. Това отчасти се дължи на оптични връзки, които изпращат лазерна светлина, плътно натъпкана с данни през пластмасови или стъклени кабели, създавайки по-бързо потребителско изживяване.

Същата концепция – с изключение на оптични кабели – се прилага към космическите лазерни комуникации, които позволяват на космическите кораби да предават изображения и видеоклипове с висока разделителна способност чрез лазерни връзки.

С лазерни комуникации, космически кораб може да изпраща повече данни наведнъж с едно изтегляне. НАСА и аерокосмическата индустрия се възползват от тези нови разработки и създават повече мисии, които използват лазери в допълнение към радиочестотните спътници.

3. Полезният товар съдържа два оптични модула или телескопи, За приемане и предаване на лазерни сигнали.

LCRD е сателитно реле с няколко силно чувствителни компонента, които осигуряват повишена комуникация. Като реле, LCRD премахва необходимостта потребителските мисии да имат пряка видимост към антените на земята. LCRD съдържа две оптични станции – едната, която получава данни от космическия кораб на потребителя, а другата изпраща данни до наземните станции на Земята.

Полезен товар LCRD в чистото помещение в Центъра за космически полети на Годард. Кредит: НАСА/Дейв Райън

LCRD модемите превеждат цифрови данни в лазерни сигнали, които след това се предават чрез кодирани светлинни лъчи, невидими за човешкото око, от релейни оптични модули. LCRD може да изпраща и получава данни, установявайки непрекъснат път за потока от данни за мисията към и от космоса. Заедно тези възможности правят този LCRD първото двупосочно оптично реле на НАСА от край до край.

Това са само някои от компонентите, които съставляват полезния товар LCRD, който заедно представлява голям размер на матрака.

4. LCRD се базира на две наземни станции в Калифорния и Хавай.

След като LCRD получи и кодира информацията, полезният товар изпраща данните до наземните станции на Земята, всяка от които е оборудвана с телескопи за получаване на светлина и модеми за преобразуване на кодираната светлина обратно в цифрови данни.

LCRD наземни станции Известни като оптични наземни станции (OGS)-1 и -2, те се намират на адрес Планината Тейбъл в Южна Калифорния, и нататък Вулкан Халеакала в Мауи, Хавай.

Докато лазерните комуникации могат да осигурят повишена скорост на предаване на данни, атмосферната турбуленция – като облаци и турбуленция – може да попречи на лазерните сигнали, докато те пътуват през земната атмосфера.

Обектите OGS-1 и OSG-2 са избрани за ясни метеорологични условия, отдалечени и високопланински обекти. Повечето време в тези региони се случва под върха на планините, оставяйки сравнително ясно небе, идеално за лазерни комуникации.

5. LCRD позволява на правителството, академичните среди и търговските партньори да тестват лазерните възможности от геосинхронна орбита.

LCRD ще демонстрира осъществимостта на лазерни комуникационни системи от геосинхронна орбита – приблизително 22 000 мили над земната повърхност.

Преди да подкрепи други мисии, LCRD ще прекара две години в провеждане на тестове и експерименти. През това време OGS-1 и OGS-2 ще действат като „задачи“, изпращайки данни от една станция към LCRD и след това към другата.

LCRD предава данни от космическата станция на Земята. Кредит: НАСА/Дейв Райън

LCRD ще тества лазерната функционалност с експерименти от НАСА, други правителствени агенции, академични среди и търговски компании. Някои от тези експерименти включват изучаване на атмосферна турбуленция върху лазерни сигнали и демонстриране на надеждни операции на релейни услуги.

Тези тестове ще позволят на космическата общност да се учи от LCRD и допълнително да подобрят технологията за бъдеща реализация. НАСА предоставя тези възможности за разширяване на обема от знания около лазерните комуникации и подобряване на оперативната им употреба.

След експерименталната си фаза, LCRD ще поддържа мисии в космоса, включително фотоволтаичната станция, която ще бъде инсталирана на Международната космическа станция. Тази станция ще събира данни от научни експерименти на борда и след това ще изпрати информацията до LCRD, за да бъде предадена обратно на Земята.

6. LCRD е една от многото вълнуващи и предстоящи лазерни мисии.

LCRD е първата лазерна комуникационна релейна система на НАСА. Въпреки това има Много мисии В процеса на разработка ще демонстрира и тества допълнителни лазерни комуникационни възможности.

Лазерните комуникационни мисии на НАСА. Кредит: НАСА/Дейв Райън

• В Оптична комуникационна система Orion Artemis II (O2O) Станцията (O2O) ще даде възможност за предаване на видео с висока разделителна способност чрез инфрачервена светлина между Земята и астронавтите Artemis II, пътуващи около Луната.
• През 2026 г. а дух Мисията ще достигне целта си – астероид на повече от 150 милиона мили от Земята. ще носи психически комуникация в дълбокия космос (DSOC) за тестване на лазерните комуникации срещу отделните предизвикателства, представени от изследването на дълбокия космос.

Всички тези мисии ще помогнат на аерокосмическата общност да стандартизира лазерните комуникации за бъдещи мисии. С лазери, осветяващи пътя, НАСА може да събере повече информация от космоса от всякога.

LCRD е полезен товар на НАСА на борда на спътника за космически тестове на Министерството на отбраната 6 (STPSat-6). STPSat-6, част от мисията на Space Test Program 3 (STP-3), ще стартира с ракета Atlas V 551 на United Launch Alliance от станцията на космическите сили на нос Канаверал във Флорида. STP се управлява от Командването на космическите системи на космическите сили на САЩ.

Годард ръководи LCRD и в партньорство с лабораторията за реактивни двигатели на НАСА в Южна Калифорния и С Лаборатория Линкълн. LCRD се финансира от програмата на НАСА за демонстрационни мисии на технологии, която е част от дирекцията за мисии на космически технологии, и програмата за комуникации и астронавтика (SCaN) в централата на НАСА.