Эксперимент НАСА DSOC успешно отправил лазерный сигнал с расстояния 460 миллионов километров

Демонстрационный эксперимент НАСА по технологии DSOC (Deep Space Optical Communications) достиг еще одной важной вехи в развитии космической связи: он успешно отправил сигнал с Земли на зонд Psyche, который находился на максимальном расстоянии между Марсом и Землей, то есть около 460 миллионов километров.

Это достижение было достигнуто 29 июля 2024 года, но НАСА объявило о нем только 3 октября. Агентство также пояснило, что таким образом завершился первый этап демонстрации DSOC на борту Psyche с момента его запуска 13 октября 2023 года.

Это значительное достижение: лазерная связь требует очень высокого уровня точности, и команда, отвечающая за операции, не могла знать наверняка, насколько снизится производительность на больших расстояниях.

«Теперь методы, которые мы используем для отслеживания и наведения, проверены, что подтверждает, что оптическая связь может быть надежным способом исследования Солнечной системы», — сказала Мера Шринивасан, руководитель проекта в JPL.

Эксперимент DSOC

Эксперимент Deep Space Optical Communications под управлением JPL состоит из лазерного передатчика и двух наземных станций:

• Телескоп Хейла диаметром 5 метров в обсерватории Паломар в Сан-Диего, Калифорния, служит станцией нисходящей связи, на которую лазерный передатчик отправляет данные из дальнего космоса.
• Лаборатория оптических телескопов связи на объекте JPL в Столовой горе близ Райтвуда, Калифорния, служит станцией восходящей связи, способной передавать 7 киловатт мощности лазера для отправки данных на передатчик.

Передавая данные со скоростью в 100 раз выше, чем радиочастоты, лазеры могут обеспечить передачу сложной научной информации, а также изображений и видео высокой четкости, необходимых для следующего большого шага человечества, когда космонавты отправятся на Марс и дальше.

Гораздо более высокая скорость передачи данных

Данные, полученные в ходе демонстрации технологии, отправляются на зонд Psyche и обратно в виде битов, закодированных в ближнем инфракрасном свете, частота которого выше, чем у радиоволн. Такая частота позволяет упаковать больше данных в одну передачу, что обеспечивает гораздо более высокую скорость передачи данных.

Даже когда зонд Psyche находился на расстоянии около 53 миллионов километров (как при ближайшем сближении Марса с Землей), технологическая демонстрация могла передавать данные с максимальной скоростью 267 мегабит/с, что сравнимо со скоростью загрузки широкополосного Интернета. Очевидно, что по мере удаления зонда скорость, с которой он может отправлять и получать данные, снижается, как и ожидалось.

24 июня 2024 года, когда зонд Psyche находился на расстоянии около 390 миллионов километров от Земли, что более чем в два с половиной раза превышает расстояние между нашей планетой и Солнцем, проект достиг средней скорости передачи данных 6,25 мегабит/с при максимальной скорости 8,3 мегабит/с.

Хотя эта скорость значительно ниже максимальной скорости эксперимента, она намного выше, чем может достичь на таком расстоянии радиочастотная система связи сопоставимой мощности.

Демонстрационные испытания DSOC

Цель DSOC - продемонстрировать технологию, способную надежно передавать данные на более высоких скоростях, чем другие технологии космической связи, такие как радиочастотные системы.

Поэтому в рамках проекта была возможность протестировать уникальные наборы данных, такие как видео высокой четкости, а также инженерные данные миссии Psyche. DSOC позволила передать первое видео сверхвысокой четкости из космоса, в котором снялся кот по имени Тейтерс, с аппарата Psyche на Землю 11 декабря 2023 года с расстояния 30,5 млн км.

Ключевой задачей системы было продемонстрировать, что снижение скорости передачи данных пропорционально обратному квадрату расстояния. Цель достигнута. За весь первый этап демонстрации, который завершился 29 июля, с помощью лазерных сигналов было передано почти 11 терабит данных.

В настоящее время полетный передатчик выключен и будет снова включен 4 ноября. Следующее испытание должно доказать, что полетная аппаратура может функционировать не менее года.

Что касается зонда, то Psyche остается стабильным и невредимым. Он движется к богатому металлами астероиду 16-Psyche, расположенному в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером.