Μια ομάδα προετοιμάζεται να εκτοξεύσει το διαστημικό σκάφος Psyche της NASA μέσα στο Astrotech Space Operations Facility κοντά στο Διαστημικό Κέντρο Kennedy του οργανισμού στη Φλόριντα στις 8 Δεκεμβρίου 2022. Το Psych θα εκτοξευτεί στην κορυφή ενός πυραύλου Falcon Heavy του SpaceX από το Launch Complex 39A στο Kennedy. Πίστωση: NASA/Ben Smegelsky
NASAΤο πείραμα οπτικών επικοινωνιών In Deep Space είναι το πρώτο που διασυνδέεται με το σύστημα επικοινωνιών του διαστημικού σκάφους Psych και μεταδίδει δεδομένα μηχανικής στη Γη.
Στο διαστημόπλοιο Psyche της NASA, η επίδειξη τεχνολογίας οπτικών επικοινωνιών στο βαθύ διάστημα του οργανισμού συνεχίζει να σπάει ρεκόρ. Αν και το διαστημικό σκάφος που στρέφεται σε αστεροειδείς δεν βασίζεται σε οπτικές επικοινωνίες για τη μετάδοση δεδομένων, η νέα τεχνολογία έχει αποδείξει ότι είναι στο ύψος του στόχου. Μετά τη διασύνδεση με τον πομπό ραδιοσυχνοτήτων του Psych, η επίδειξη επικοινωνίας με λέιζερ έστειλε ένα αντίγραφο δεδομένων μηχανικής από 140 εκατομμύρια μίλια (226 εκατομμύρια χιλιόμετρα), 1½ φορές την απόσταση μεταξύ Γης και Ήλιου.
Το επίτευγμα παρέχει μια ματιά στο πώς το μελλοντικό διαστημικό σκάφος θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει οπτικές επικοινωνίες για να επιτρέψει επικοινωνίες σύνθετων επιστημονικών πληροφοριών υψηλής ταχύτητας δεδομένων και εικόνων και βίντεο υψηλής ευκρίνειας για να υποστηρίξει το επόμενο γιγάντιο άλμα της ανθρωπότητας: την αποστολή ανθρώπων. Τρίτη.
Αυτή η απεικόνιση δείχνει τη θέση του διαστημικού σκάφους Psych στις 8 Απριλίου, όταν ο πομποδέκτης λέιζερ πτήσης DSOC μετέδωσε δεδομένα στα 25 Mbps σε έναν σταθμό κατερχόμενης ζεύξης στη Γη σε απόσταση μεγαλύτερη από 140 εκατομμύρια μίλια. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech
«Κατά την εκτόξευση στις 8 Απριλίου, αποσυνδέσαμε περίπου 10 λεπτά διπλών δεδομένων διαστημικού σκάφους», είπε η Meera Srinivasan, η οποία ηγείται των εργασιών του προγράμματος στο Jet Propulsion Laboratory της NASA στη Νότια Καλιφόρνια μπορεί να διασυνδέεται με ένα ευρυζωνικό σύστημα επικοινωνίας.
Η τεχνολογία επικοινωνιών λέιζερ σε αυτήν την επίδειξη έχει σχεδιαστεί για να μεταδίδει δεδομένα από το βαθύ διάστημα 10 έως 100 φορές ταχύτερα από τα πιο εξελιγμένα συστήματα ραδιοσυχνοτήτων που χρησιμοποιούνται σήμερα από αποστολές στο βαθύ διάστημα.
Μετά την εκτόξευση στις 13 Οκτωβρίου 2023, το διαστημόπλοιο είναι υγιές και σταθερό καθώς ταξιδεύει προς την κύρια ζώνη αστεροειδών μεταξύ του Άρη και του Άρη. Πέμπτη Για να δείτε τον κύκλο του αστεροειδούς.
Ξεπερνάει τις προσδοκίες
Η επίδειξη οπτικών επικοινωνιών της NASA έδειξε ότι τα δεδομένα δοκιμής μπορούσαν να μεταδοθούν από το λέιζερ κατερχόμενης ζεύξης του πομποδέκτη λέιζερ κατά την πτήση με μέγιστο ρυθμό 267 megabits ανά δευτερόλεπτο (Mbps) — ρυθμός bit συγκρίσιμος με τις ταχύτητες λήψης ευρυζωνικού Διαδικτύου.
Αυτό επιτεύχθηκε στις 11 Δεκεμβρίου 2023, όταν το πείραμα μετέδωσε ένα βίντεο 15 δευτερολέπτων εξαιρετικά υψηλής ευκρίνειας στη Γη από 19 εκατομμύρια μίλια (31 εκατομμύρια χιλιόμετρα, ή περίπου 80 φορές την απόσταση Γης-Σελήνης). Βίντεο με άλλα πειραματικά δεδομένα, συμπεριλαμβανομένων ψηφιακών εκδόσεων από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα Προκαλείται ψυχολογικά Το έργο τέχνης ανέβηκε στον πομποδέκτη λέιζερ του αεροσκάφους πριν από την περσινή εκτόξευση του Psych (δείτε την εικόνα παρακάτω).
Ο πομποδέκτης λέιζερ επίδειξης τεχνολογίας Deep Space Optical Communications (DSOC) παρουσιάστηκε στο Jet Propulsion Laboratory της NASA στη Νότια Καλιφόρνια τον Απρίλιο του 2021, προτού εγκατασταθεί μέσα στο περίβλημά του που μοιάζει με κουτί και στη συνέχεια ενσωματωθεί στο διαστημόπλοιο Psyche της NASA. Ο πομποδέκτης αποτελείται από έναν πομπό λέιζερ κοντά στο υπέρυθρο για τη μετάδοση δεδομένων υψηλής ταχύτητας στη Γη και μια ευαίσθητη κάμερα μέτρησης φωτονίων για τη λήψη δεδομένων χαμηλού ρυθμού που μεταδίδονται από το έδαφος. Ο πομποδέκτης είναι τοποθετημένος σε ένα συγκρότημα αντηρίδων και ενεργοποιητών – που φαίνεται σε αυτή τη φωτογραφία – που σταθεροποιεί την οπτική από τις δονήσεις του διαστημικού σκάφους. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech
Τώρα που το διαστημόπλοιο είναι περισσότερο από επτά φορές πιο μακριά, ο ρυθμός με τον οποίο μπορεί να μεταδώσει και να λάβει δεδομένα μειώνεται όπως αναμενόταν. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής της 8ης Απριλίου, το διαστημόπλοιο μετέδωσε δεδομένα δοκιμής με μέγιστο ρυθμό 25 Mbps, υπερβαίνοντας τον στόχο του προγράμματος να αποδείξει ότι τουλάχιστον 1 Mbps ήταν δυνατό σε αυτή την απόσταση.
Η ομάδα του έργου διέταξε τον πομποδέκτη να μεταδώσει οπτικά τα δεδομένα που δημιουργήθηκαν από την ψυχή. Ενώ το Psyche έστελνε δεδομένα στο Deep Space Network (DSN) της NASA μέσω της ραδιοσυχνότητάς του, το Optical Communications System μετέδωσε ταυτόχρονα ένα μέρος των ίδιων δεδομένων στο τηλεσκόπιο Hale στο Εργαστήριο Palomar του Caltech στην κομητεία Σαν Ντιέγκο της Καλιφόρνια — το πρώτο της τεχνολογίας διαδήλωση. Επίγειος σταθμός Downlink.
«Μετά τη λήψη των δεδομένων από την DSN και την Palomar, επαληθεύσαμε τα οπτικά κατεβασμένα δεδομένα. JPL», δήλωσε ο Ken Andrews, επικεφαλής των πτήσεων προγράμματος στην JPL. «Ένας μικρός όγκος δεδομένων δεσμεύτηκε σε σύντομο χρονικό διάστημα, αλλά το γεγονός ότι το κάνουμε αυτό τώρα ξεπερνά όλες τις προσδοκίες μας».
Διασκέδαση με λέιζερ
Μετά την εκκίνηση του Psych, η επίδειξη οπτικών επικοινωνιών χρησιμοποιήθηκε για τη μείωση της σύνδεσης των αρχικά φορτωμένων δεδομένων. Βίντεο με χτυπήματα γάτας. Έκτοτε, το έργο έχει δείξει ότι μπορεί να λαμβάνει δεδομένα από τον πομποδέκτη Λέιζερ ανερχόμενης ζεύξης υψηλής ισχύος στις εγκαταστάσεις της JPL's Table Mountain κοντά στο Wrightwood της Καλιφόρνια. Όπως έδειξε το έργο σε ένα πρόσφατο «πείραμα στροφής», τα δεδομένα μπορούν να μεταδοθούν στον πομποδέκτη και να επαναμεταδοθούν στη Γη την ίδια νύχτα.
Το πείραμα έστειλε δεδομένα δοκιμών – καθώς και ψηφιακές φωτογραφίες κατοικίδιων ζώων – στο Psych. Εξόρυξε μεγάλες ποσότητες δεδομένων μηχανικής της ίδιας της TechDemo για να μελετήσει τα χαρακτηριστικά της συνδεσιμότητας οπτικών επικοινωνιών.
«Έχουμε μάθει πολλά για το πόσο μακριά μπορούμε να σπρώξουμε το σύστημα όταν ο ουρανός είναι καθαρός Καταιγίδες Κατά καιρούς διέκοψε τις λειτουργίες τόσο στο Table Mountain όσο και στο Palomar», δήλωσε ο Ryan Rogalin, επικεφαλής ηλεκτρονικών δεκτών του προγράμματος στην JPL. (Ενώ οι επικοινωνίες ραδιοσυχνοτήτων μπορούν να λειτουργήσουν στις περισσότερες καιρικές συνθήκες, οι οπτικές επικοινωνίες απαιτούν σχετικά καθαρό ουρανό για τη μετάδοση δεδομένων υψηλού εύρους ζώνης.)
Το Deep Space Station 13 στην πανεπιστημιούπολη Goldstone της NASA στην Καλιφόρνια – μέρος του Deep Space Network του οργανισμού – είναι μια πειραματική κεραία εξοπλισμένη με ένα οπτικό τερματικό. Πρώτον, η απόδειξη αυτής της ιδέας έλαβε ταυτόχρονα σήματα ραδιοσυχνοτήτων και λέιζερ από το βαθύ διάστημα. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech
Η JBL οδήγησε πρόσφατα ένα πείραμα στο Goldstone Deep Space Communications Complex της DSN στο Barstow της Καλιφόρνια, συνδυάζοντας μια πειραματική ραδιοσυχνότητα-οπτική κεραία και ανιχνευτή στο Table Mountain για να λάβει το ίδιο σήμα σε συνεννόηση. Ο “αγωνισμός” πολλών επίγειων σταθμών για να αντανακλά έναν μεγάλο δέκτη μπορεί να βοηθήσει στην ενίσχυση του σήματος του βαθέως διαστήματος. Αυτή η στρατηγική είναι επίσης χρήσιμη εάν ένας επίγειος σταθμός είναι αναγκασμένος εκτός σύνδεσης λόγω καιρού. Άλλοι σταθμοί ενδέχεται να συνεχίσουν να λαμβάνουν το σήμα.
Περισσότερα για την αποστολή
Η επίδειξη, που διαχειρίζεται η JPL, είναι η πιο πρόσφατη σε μια σειρά πειραμάτων οπτικών επικοινωνιών που χρηματοδοτούνται από το πρόγραμμα Technology Demonstration Missions (TDM) υπό τη Διεύθυνση Διαστημικής Τεχνολογίας της NASA. Υποστηρίζεται η ανάπτυξη πομποδέκτη λέιζερ αεροσκαφών με Lincoln Laboratory, L3 Harris, CACI, First Mode και Controlled Dynamics Inc. και Fibertek, Coherent και Dotfast υποστηρίζουν επίγεια συστήματα. Μέρος της τεχνολογίας αναπτύχθηκε μέσω του Ερευνητικού Προγράμματος Καινοτομίας Μικρών Επιχειρήσεων της NASA.
Το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα ηγείται της ψυχολογίας. Η JPL είναι υπεύθυνη για τη συνολική διαχείριση της αποστολής, τη μηχανική συστημάτων, την ολοκλήρωση και τις δοκιμές και τις λειτουργίες της αποστολής. Το Psyche είναι η 14η αποστολή που επιλέχθηκε ως μέρος του Προγράμματος Ανακάλυψης της NASA στο πλαίσιο της Διεύθυνσης Επιστημονικών Επιχειρήσεων, που διαχειρίζεται το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Marshall του οργανισμού στο Χάντσβιλ της Αλαμπάμα. Το Πρόγραμμα Υπηρεσιών Εκτόξευσης της NASA στο Διαστημικό Κέντρο Κένεντι της υπηρεσίας στη Φλόριντα διαχειριζόταν την υπηρεσία εκτόξευσης. Η Maxar Technologies προμήθευσε το πλαίσιο του διαστημικού σκάφους υψηλής ισχύος ηλιακής ενέργειας από το Πάλο Άλτο της Καλιφόρνια.
