Deep Space Optical Communications (DSOC): Η NASA δοκιμάζει Laser

Ραδιόφωνο με βάση τη συχνότητα σε βάθος χώρος Η επικοινωνία αντιμετωπίζει περιορισμούς λόγω του χαμηλού εύρους ζώνης και της αυξανόμενης ανάγκης για υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων. Το σύστημα με λέιζερ ή οπτικό σύστημα έχει τη δυνατότητα να σπάσει τους περιορισμούς επικοινωνίας. NASA έχει δοκιμάσει τις επικοινωνίες λέιζερ σε ακραίες αποστάσεις και έχει δείξει επικοινωνίες υψηλού εύρους ζώνης σε βάθος χώρος όταν έστειλε στη Γη ένα βίντεο εξαιρετικά υψηλής ευκρίνειας μέσω λέιζερ από απόσταση 32 εκατομμυρίων χιλιομέτρων, από το διαστημόπλοιο Psyche που ταξιδεύει αυτή τη στιγμή σε βαθιά χώρος στον πλούσιο σε μέταλλα αστεροειδή Psyche που βρίσκεται στη ζώνη των αστεροειδών μεταξύ Μάρτιος και ο Δίας. Αυτή ήταν η πρώτη επίδειξη οπτικών επικοινωνιών πέρα από τη Σελήνη. Βαθύς Χώρος Η κεραία δικτύου (DSN) έλαβε και τα δύο ραδιόφωνο συχνότητα και σήματα λέιζερ κοντά στο υπέρυθρο.

Βαθύς χώρος Η επικοινωνία γίνεται κυρίως με χρήση ραδιοσυχνοτήτων. Ωστόσο, το σύστημα που βασίζεται σε ραδιοσυχνότητες δεν μπορεί να καλύψει τις τρέχουσες και μελλοντικές ανάγκες επικοινωνίας του χώρος τομέα, λόγω του περιορισμένου εύρους ζώνης και της συνεχώς αυξανόμενης ζήτησης για υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων.

Από την άλλη πλευρά, η επικοινωνία με λέιζερ ή οπτικά προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα όσον αφορά τα μεγάλα εύρη ζώνης, τις συνδέσεις υψηλής ταχύτητας δεδομένων και τα τερματικά χαμηλού SWaP (μέγεθος, βάρος και ισχύς). Έχει τη δυνατότητα να αυξήσει τους ρυθμούς δεδομένων 10 έως 100 φορές τη χωρητικότητα των περισσότερων εξελιγμένων ραδιοφωνικών συστημάτων που χρησιμοποιούνται αυτήν τη στιγμή, με αποτέλεσμα να μπορεί να σπάσει τους περιορισμούς επικοινωνίας. Ως εκ τούτου, είναι επιτακτική ανάγκη να προωθηθούν οι οπτικές επικοινωνίες για βαθιά υψηλής χωρητικότητας χώρος επικοινωνίες ικανές να καλύψουν μελλοντικές ανάγκες διαπλανητικής μετάδοσης δεδομένων.

Βαθύς Χώρος Το πείραμα Optical Communications (DSOC) είναι ένα ωφέλιμο φορτίο επίδειξης τεχνολογίας στο διαστημόπλοιο Psyche, το οποίο αυτή τη στιγμή ταξιδεύει σε βαθιά χώρος σε μέταλλα πλούσια αστεροειδής Ψυχή που βρίσκεται στη ζώνη των αστεροειδών μεταξύ Μάρτιος και ο Δίας. Τον Δεκέμβριο του 2023, έδειξε επικοινωνίες υψηλού εύρους ζώνης σε βάθος χώρος όταν έστειλε στη Γη ένα βίντεο εξαιρετικά υψηλής ευκρίνειας μέσω λέιζερ από 32 εκατομμύρια χιλιόμετρα στο βάθος του διαστήματος. Αυτή ήταν η πρώτη επίδειξη οπτικών επικοινωνιών πέρα από τη Σελήνη.

Το Deep Χώρος Το δίκτυο (DSN) είναι ένα δίκτυο εγκαταστάσεων που βρίσκονται σε διάφορα μέρη του κόσμου για να επικοινωνούν με μακρινά διαστημόπλοια που εξερευνούν το ηλιακό σύστημα. Μια πειραματική κεραία αυτού του δικτύου λάμβανε σήματα ραδιοφώνου και λέιζερ που εκπέμπονταν από το διαστημόπλοιο Psyche στο βαθύ διάστημα. Αυτό υποδηλώνει ότι οι κεραίες DSN που επί του παρόντος επικοινωνούν με διαστημόπλοια μέσω ραδιοσημάτων θα μπορούσαν να εξοπλιστούν εκ των υστέρων για επικοινωνίες λέιζερ.

***

αναφορές:

Karmous S., et al 2022. Πώς μπορούν οι οπτικές επικοινωνίες να διαμορφώσουν το μέλλον των επικοινωνιών στο βαθύ διάστημα; Μια έρευνα. Προεκτύπωση arXiv. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2212.04933

Robinson BS, 2023. Οπτικές Επικοινωνίες για Εξερεύνηση και Επιστήμη του Διαστήματος. Συνέδριο επικοινωνιών οπτικών ινών 2023.

Το Tech Demo της NASA μεταδίδει το πρώτο βίντεο από το βαθύ διάστημα μέσω λέιζερ. Δημοσιεύτηκε 18 Δεκεμβρίου 2023. Διαθέσιμο στο https://www.nasa.gov/directorates/stmd/tech-demo-missions-program/deep-space-optical-communications-dsoc/nasas-tech-demo-streams-first-video-from-deep-space-via-laser/

NASA. Ειδήσεις – Η νέα πειραματική κεραία της NASA παρακολουθεί λέιζερ στο βαθύ διάστημα. Δημοσιεύτηκε στις 08 Φεβρουαρίου 2024. Διαθέσιμο στο https://www.nasa.gov/technology/space-comms/deep-space-network/nasas-new-experimental-antenna-tracks-deep-space-laser/