НАСА установило абсолютно новую систему лазерной связи на космический зонд Психея
Когда в октябре космический аппарат НАСА «Психея» (Psyche) начнет свою миссию к одноименному металлическому астероиду, находящемуся на расстоянии 497 миллионов километров от Земли, он будет нести новую систему лазерной связи, которая обещает революционизировать миссии в дальнем космосе.
Человечество совершило замечательные достижения с начала космической эры, посетив каждую планету в нашей Солнечной системе и даже отправив автоматические космические корабли в межзвездное пространство, но эти замечательные миссии все еще сдерживаются радиосвязью, которая «застряла» в 1960-х годах.
Полагаясь на старомодные радиосистемы X-диапазона, пилотируемые и роботизированные миссии страдают от пропускной способности и скорости передачи, которые смехотворно малы и медленны.
Отправка одного изображения с высоким разрешением с орбитального аппарата НАСА Mars Reconnaissance Orbiter может занять полтора часа, а загрузка данных облета Плутона космическим аппаратом New Horizons заняла 16 дней.
В свете этого НАСА экспериментировало с использованием лазеров, чтобы не только создать гораздо более быструю прямую связь между космическими миссиями и Землей, но и освободить сеть антенн связи дальнего космоса (DSN) для более важных задач, чем рутинная связь.
Последним из подобных экспериментов является проект Deep Space Optical Communications (DSOC), который включает установку лазерного приемопередатчика ближнего инфракрасного диапазона на борту космического аппарата Psyche.
Цель демонстрации — не только увидеть, как система работает на расстоянии сотен миллионов километров, но и изучить, как оптимизировать работу двух наземных станций и компенсировать мешающие силы.
Во время работы DSOC увеличит поток данных в 10–100 раз благодаря телескопу с апертурой 22 см, оснащенному никогда ранее не использовавшейся камерой для подсчета фотонов, а также подсистемой для автономного сканирования и фиксации мощного излучения ближнего инфракрасного диапазона, передаваемый Лабораторией оптического коммуникационного телескопа на объекте Столовой горы Лаборатории реактивного движения недалеко от Райтвуда, Калифорния.
Затем DSOC может найти и использовать Паломарскую обсерваторию, которая находится примерно в 130 км к югу от Столовой горы и действует как канал связи. Кроме того, новая система будет гасить вибрации космического корабля, чтобы лазер оставался зафиксированным на удаленной цели.
Между тем, телескоп Хейла в Паломаре будет использовать блок детектора одиночных фотонов из сверхпроводящей нанопроволоки с криогенным охлаждением, который, как следует из его названия, может обнаруживать один фотон лазера.
Из-за огромного расстояния, которое проходит лазер, оба конца системы должны компенсировать изменение положения Земли и Психеи в течение десятков минут, необходимых для прохождения сигнала между ними.
«DSOC представляет собой следующий этап планов НАСА по разработке революционных коммуникационных технологий, способных увеличить передачу данных из космоса, что имеет решающее значение для будущих амбиций агентства», — сказала Труди Кортес, директор программы технологических демонстрационных миссий (TDM) в НАСА. «Мы очень рады возможности протестировать эту технологию во время полета Psyche».
Запуск «Психеи» планируется 5 октября 2023 года. Зонду потребуется 5 лет и 10 месяцев, чтобы достичь астероида с помощью своей солнечно-электрической двигательной системы Холла.
Планируется, что космический аппарат будет находиться на орбите вокруг астероида не менее 26 месяцев, в течение которых он изучит состав, гравитацию, плотность и внутреннюю структуру Психеи.