В конце 2022 года NASA запустило долгожданную космическую миссию «Психея» к одноимённому астероиду, который, по предположениям учёных, может полностью состоять из металла – редкого явления в околосолнечном пространстве. Однако помимо изучения астероида, миссия также преследовала важную технологическую цель – продемонстрировать возможности лазерной связи на космических расстояниях.

На борту космического аппарата среди оборудования для изучения астероида находится экспериментальная система «Оптическая связь глубокого космоса» (DSOC). Её задача – показать, что лазерная связь может обеспечивать высокоскоростную передачу данных в 10-100 раз быстрее, чем традиционные радиочастотные каналы связи.

8 апреля 2023 года DSOC достигла важного рубежа. Находясь на рекордном расстоянии около 225 миллионов километров от Земли – дальше, чем расстояние от нашей планеты до Солнца, – она не только передавала данные на Землю, но и получила информацию в обратном направлении.

Космический аппарат «Психея» в «чистой комнате» на объекте космических операций Astrotech возле Космического центра Кеннеди во Флориде 8 декабря 2022 года. На отдельном фрагменте – лазерный приёмопередатчик DSOC. Источник: NASA / JPL-Caltech

«8 апреля мы передали около 10 минут данных от космического аппарата», – сообщила Мира Сринивасан, руководитель проекта в Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA. Эти данные дублировались, так как оригинальная телеметрия поступала по стандартным радиоканалам сети дальней космической связи NASA. Учёные проверяли, сможет ли лазерная связь работать так же эффективно.

Хотя ранее DSOC уже передавала данные на большие расстояния и получала тестовую информацию, апрельский эксперимент стал первым случаем, когда система обменивалась реальными данными миссии в обоих направлениях на рекордном удалении от Земли.

В декабре 2022 года DSOC продемонстрировала передачу видео с изображением рыжего котика Тэйтерса на скорости 267 Мбит/с с расстояния 31 миллион километров. При этом во время последнего апрельского эксперимента максимальная скорость передачи данных составляла 25 Мбит/с, что значительно превышает целевой показатель системы в 1 Мбит/с.

Успешная демонстрация лазерной связи на таких больших расстояниях открывает новые возможности для будущих межпланетных миссий, которые смогут передавать на Землю большие объёмы научных данных с беспрецедентной скоростью.

Кадр из видео с котом Тэйтерсом. Источник: NASA / JPL-Caltech

Одной из проблем, с которой столкнулась команда DSOC, стала зависимость системы от погодных условий. В отличие от традиционных радиочастотных каналов связи сети DSN, для эффективной работы лазерной системы требуется ясное небо. «Мы многое узнали о том, как хорошо может работать система при безоблачном небе, хотя временами штормы прерывали работу», – рассказал Райан Рогалин, руководитель проекта по электронике приемника в NASA JPL.

Успех экспериментов DSOC внушает оптимизм относительно перспектив лазерной связи в дальнем космосе. Высокоскоростная передача данных между зондами и Землёй откроет новые возможности. Более чёткие космические изображения, переход к миссиям на Марсе с участием человека и ускорение научного прогресса – вот лишь некоторые из преимуществ, которые сулит развитие этой технологии.

Дальнейшие испытания DSOC на борту «Психеи» помогут инженерам отработать все нюансы лазерной связи, чтобы в будущем она стала неотъемлемой частью межпланетных миссий, обеспечивая высокие скорости обмена данными на гигантских расстояниях.

©