«Роскосмос» планирует заняться лазерной связью на околоземной орбите.
Установлена лазерная связь на расстоянии 16 миллионов километров. Это в 40 раз дальше Луны
Это важное достижение, которое способствует развитию лазерной связи в России. Лазерная связь предлагает более высокую скорость передачи данных, повышенную защиту от перехвата и более устойчивую работу в условиях помех. Микроспутник «Импульс-1» был запущен 27 июня в составе группы космических аппаратов, разработанных российскими университетами.
Астронавты проводят исследования в различных областях, таких как биологические и физические науки, технологии, наблюдение Земли и многое другое, в орбитальной лаборатории во благо всего человечества. ILLUMA-T способен обеспечить высокую скорость передачи данных для этих экспериментов и отправить на Землю гораздо больше информации одновременно. Фактически, при скорости передачи 1,2 гигабит в секунду ILLUMA-T способен передать объем данных, сравнимый с продолжительностью среднего фильма, за считанные секунды.
Мы продемонстрировали, что можем преодолеть технические проблемы успешной космической связи с использованием лазерной связи. Сейчас мы проводим операционные демонстрации и эксперименты, чтобы оптимизировать внедрение известных технологий в миссии для максимального развития нашего исследования и науки — Дэвид Израиль, архитектор по космической связи и навигации в NASA. Эксперименты LCRD проводятся с участием представителей промышленности, научного сообщества и других государственных агентств. Среди других проводимых экспериментов также включено изучение влияния атмосферы на лазерные сигналы. Это необходимо для оценки эффективности передачи данных в различных условиях атмосферного влияния.
В ходе миссии PTD-3 продемонстрирует очень стабильное наведение тела, что означает, что космический корабль может быть точно направлен на наземную станцию , чтобы облегчить демонстрацию TBIRD на нисходящей линии связи. Обтекаемая конструкция TBIRD не содержит никаких движущихся механизмов, поэтому способность космического корабля наводиться позволяет связывать телескоп лазерной связи из космоса с землей. PTD-3 будет запущен уже 25 мая 2022 года со станции космических сил на мысе Канаверал во Флориде в рамках совместной миссии SpaceX Transporter-5, в которой будет использоваться ракета Falcon 9 для запуска нескольких спутников CubeSat. Вторая, отдельная демонстрация технологий, поддерживаемая программой NASA Small Spacecraft Technology, также будет проходить на борту запуска Transporter-5: CubeSat Proximity Operations Demonstration, которая продемонстрирует рандеву, операции сближения и стыковку с использованием двух 3-компонентных CubeSat.
В настоящее время они осуществляют обмен данными с LCRD, ретранслятором, запущенным в 2021 году, который провел более 300 экспериментов по совершенствованию технологий лазерной связи в рамках программы NASA. Лазерная связь может изменить всю парадигму исследований для ученых на Земле, занимающихся научными и технологическими исследованиями на борту космической станции. Астронавты проводят исследования в различных областях, таких как биологические и физические науки, технологии, наблюдение Земли и многое другое, в орбитальной лаборатории во благо всего человечества. ILLUMA-T способен обеспечить высокую скорость передачи данных для этих экспериментов и отправить на Землю гораздо больше информации одновременно. Фактически, при скорости передачи 1,2 гигабит в секунду ILLUMA-T способен передать объем данных, сравнимый с продолжительностью среднего фильма, за считанные секунды. Мы продемонстрировали, что можем преодолеть технические проблемы успешной космической связи с использованием лазерной связи. Сейчас мы проводим операционные демонстрации и эксперименты, чтобы оптимизировать внедрение известных технологий в миссии для максимального развития нашего исследования и науки — Дэвид Израиль, архитектор по космической связи и навигации в NASA. Эксперименты LCRD проводятся с участием представителей промышленности, научного сообщества и других государственных агентств.
НАСА протестировало лазерную связь в космосе на расстоянии свыше 16 000 000 км
Ролик загрузили в память зонда перед его запуском, а максимальная скорость передачи достигла 267 мегабит в секунду, то есть как при широкополосном интернет-соединении. Сигнал достиг планеты за 101 секунду. На видео запечатлен рыжий кот по кличке Татерс, который гоняется за огоньком лазерной указки. На кадры наложили графику, которая демонстрирует маршрут «Психеи», а также изображение принимавшей сигнал Паломарской обсерватории в Калифорнии и техническую информацию о сеансе связи.
Продажи лазерной системы связи могут начаться через три-пять лет. Новая система представляет собой наземный излучатель лазера с длиной волны 1150 нанометров. На беспилотнике устанавливается лазерный детектор и система зеркал. Суть системы заключается в том, что лазерная установка наводит луч на беспилотник.
Он открывает новые возможности перед наукой.
Исследователи пишут, что их работа стала очередным шагом на пути создания эффективных систем передачи лазерных сигналов на большие расстояния. Такие системы в будущем могут использоваться для связи между наземными станциями и спутниками или орбитальными космическими кораблями. Их можно использовать и для подключения атомных часов. Кстати, такой эксперимент позволил бы, наконец, проверить в деле общую теорию относительности Эйнштейна. Для этого необходимо одни атомные часы установить на борту космического аппарата, а другие - на Земле.
С точки зрения эффективности лазерная связь позволяет добиться роста скорости передачи данных в 10—100 раз, если сравнивать с применяемой сейчас. Недавно система поставила рекорд скорости передачи данных: 11 декабря 2023 года в рамках эксперимента был отправлен 15-секундный отрезок видео в UHD-разрешении. Есть о чем рассказать?
Лазерный эксперимент НАСА DSOC передал технические данные с расстояния 226 миллионов километров
Миссия НАСА Psyche, которая отправилась на исследование астероида 16 Psyche в Главном поясе, успешно провела первый тест лазерной связи в глубоком космосе. Смысл в том, что преимуществом использования лазерной связи перед радиоволнами является увеличенная полоса пропускания, позволяющая передавать больше данных за меньшее время. Сеанс связи с зондом состоялся, когда тот был на удалении 226 млн км. Лазерная связь может обеспечить высокоскоростную передачу данных с Марса, что очень важно для будущих колонистов. Transcelestial создала запатентованную технологию беспроводной лазерной связи (иначе называемую беспроводной волоконной оптикой), которая сочетает в себе скорость оптоволокна.
Британцы испытали лазерную связь для беспилотников
НАСА планирует важный шаг к достижению этой цели, запустив и протестировав свою первую двустороннюю сквозную лазерную систему связи. Лазерная связь будет полезна как для МКС, так и для будущих полетов на Луну и Марс. TBIRD продолжает внедрение оптической связи НАСА, демонстрируя преимущества лазерной связи для околоземных научных миссий. Лазерная связь относится к беспроводным оптическим системам связи и является одним из самых актуальных направлений. Технология лазерной связи в этой демонстрации предназначена для передачи данных из глубокого космоса со скоростью в 10-100 раз быстрее.
Лазер вместо радиоволн: космическая связь в ИК-диапазоне ускорила передачу данных
Для демонстрации и испытаний возможностей оптической связи видео и другие данные были записаны в него ещё на Земле. Тем не менее, команда зонда смогла продублировать передачу фрагмента инженерных данных с борта зонда по оптическому каналу в то же время, как эти данные передавались по основному радиоканалу. Тем самым NASA получило возможность заявить, что впервые по оптике были переданы инженерные данные с борта космического корабля из глубокого космоса. Также был поставлен другой эксперимент, когда одна наземная станция по мощному лазеру передала большой пакет данных на зонд, а зонд передал их обратно на другую наземную станцию на телескоп Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института в округе Сан-Диего, Калифорния.
Спутники российской орбитальной группировки «Сфера» будут общаться друг с другом с помощью лазерной связи. Развертывание системы «Сфера», состоящей из 600 спутников, начнется в 2023 году и продлится до 2028 года. Ранее сообщалось , что проект прошел согласование в Военно-промышленной комиссии. Сейчас рассматривается вопрос финансирования на 2020 год.
Тем не менее, команда зонда смогла продублировать передачу фрагмента инженерных данных с борта зонда по оптическому каналу в то же время, как эти данные передавались по основному радиоканалу. Тем самым NASA получило возможность заявить, что впервые по оптике были переданы инженерные данные с борта космического корабля из глубокого космоса. Также был поставлен другой эксперимент, когда одна наземная станция по мощному лазеру передала большой пакет данных на зонд, а зонд передал их обратно на другую наземную станцию на телескоп Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института в округе Сан-Диего, Калифорния. Пакет данных совершил путешествие туда и обратно, проделав в космосе путь дальностью 450 млн км. Наконец, была проверена возможность принимать оптический сигнал с «Психеи» одновременно двумя станциями на два далеко разнесённых телескопа.
Далее специалисты будут проводить эксперименты, которые позволят оптимизировать внедрение новой технологии в проекты NASA, чтобы сделать научные исследования максимально эффективными. Специалистам удалось отправить данные с помощью лазера далеко за пределы Луны — на расстояние почти в 16 миллионов километров от Земли.
Данные получил космический аппарат Psyche, направляющийся к одноименному астероиду в поясе астероидов между Марсом и Юпитером.
Система «Сфера» получит лазерную связь
Перспективная технология После этого первого крупного успеха команда DSOC будет работать над совершенствованием систем, управляющих наведением нисходящего лазера на борту приемопередатчика. Как только этот рубеж будет достигнут, проект сможет начать демонстрировать устойчивую передачу данных с высокой пропускной способностью от приемопередатчика в Паломаре на различные расстояния от Земли. Применение технологии DSOC должно также компенсировать время прохождения света от зонда до Земли на больших расстояниях. При максимальном удалении Psyche от нашей планеты фотонам ближнего инфракрасного диапазона DSOC потребуется около 20 минут для обратного пути. За это время и зонд, и планета успеют переместиться.
После успешного выведения на целевую орбиту были установлены начальные каналы связи с «Импульсом-1», который, как ожидается, будет работать на орбите около двух лет.
Разработкой платформы занималась компания Orbital Systems LLC, которая отвечает за сервисные системы и силовую структуру спутника. Кроме того, спутник оснащен двумя ключевыми приборами полезной нагрузки: 1. Современный прибор, предназначенный для регистрации электромагнитных всплесков в солнечной короне и определения их энергии и спектрального состава.
Во время теплового испытания, имитирующего экстремальные температуры, расплавились волокна в усилителе оптического сигнала. Чтобы решить эту проблему, исследователи работали с поставщиком усилителя. Устройство модифицировали так, чтобы оно выделяло тепло за счёт проводимости. Кроме того, лазерные лучи могут искажаться из-за атмосферных воздействий и погодных условий.
Это может привести к потере мощности и, в свою очередь, к потере данных. Чтобы решить проблему, учёные разработали собственную версию автоматического повторного запроса ARQ — протокола для контроля ошибок при передаче данных по каналу связи. Наземный терминал использует низкоскоростной сигнал восходящей линии связи, чтобы сообщить спутнику, что он должен повторно передать любой блок данных или кадр, которые были потеряны или повреждены. Ещё одна проблема, с которой столкнулись учёные, была связана с тем, что лазеры формируют гораздо более узкие лучи, чем радио.
Подпишитесь , чтобы быть в курсе. Возможность пересылать на Землю данные в режиме реального времени, изображения в высоком разрешении и транслировать видео из глубин космоса сделает будущие экспедиции человечества намного более продуктивными. Сегодня даже самые передовые космические аппараты тратят по полтора часа на то, чтобы отправить с Марса одно качественное изображение. Цифровой прорыв: как искусственный интеллект меняет медийную рекламу В 2023 году агентство NASA запустило роботизированный аппарат «Психея» для изучения крупного и богатого металлами одноименного астероида в главном поясе, между Марсом и Юпитером. На борту аппарата был установлен опытный образец оптического приемопередатчика, сигнал которого 14 ноября принял телескоп Паломарской обсерватории в Калифорнии.
Тогда свет прошел расстояние почти в 16 млн км.
Росатом запланировал эксперимент с космической лазерной связью на 2024 год
В этом заключается идея применения лазерной связи, также известной как оптическая связь, вместо радиоволн. Лазерная связь позволит передавать на Землю от 10 до 100 раз больше данных, чем современные радиочастотные системы. “Широкополосная лазерная связь для околоземной орбиты и спутников на Лунной орбите доказана, но дальний космос создает новые проблемы”. Особое преимущество лазерная связь имеет в том случае, когда, кроме данных ЛВС, требуется передача телефонного потока ИКМ30.
Космическая лазерная связь - это будущее подключения к Интернету
Это расстояние более чем в 40 раз превышает среднее расстояние от Земли до Луны. Зонд "Психея" направляется к одноименному металлическому астероиду. Аппарат "Психея" у одноименного астероида в представлении художника реклама Испытания системы дальней космической оптической связи DSOC начались в Калифорнии, на базе Лаборатории реактивного движения в Столовой горе. Там, на холмах недалеко от Лос-Анджелеса, инженеры включили маяк исходящей линии связи — лазер ближнего инфракрасного диапазона, направленный в сторону "Психеи". Спустя немногим более 50 секунд приемопередатчик на «Психее» принял сигнал и в ответ отправил свой собственный отклик обратно в Паломарскую обсерваторию.
Сейчас мы проводим операционные демонстрации и эксперименты, чтобы оптимизировать внедрение известных технологий в миссии для максимального развития нашего исследования и науки — Дэвид Израиль, архитектор по космической связи и навигации в NASA. Эксперименты LCRD проводятся с участием представителей промышленности, научного сообщества и других государственных агентств. Среди других проводимых экспериментов также включено изучение влияния атмосферы на лазерные сигналы. Это необходимо для оценки эффективности передачи данных в различных условиях атмосферного влияния. Кроме того, проводятся тесты с целью подтверждения способности системы обеспечивать стабильное и надежное соединение для нескольких пользователей одновременно. Также проводится исследование сетевых возможностей, используя задержки и сбои сети с помощью технологии устойчивой передачи данных DTN по лазерным линиям. Эксперименты также направлены на исследование новых навигационных возможностей, которые могут быть обеспечены с помощью лазерной связи. Эти исследования важны для оптимизации функциональности и использования лазерной связи в будущих космических миссиях.
Например, первый сеанс оптической связи с «Психеей» состоялся, когда она улетела от Земли на 31 млн км. Подобные скорости в оптике будут на один—два порядка выше, чем в радиочастотном диапазоне. Оптика на порядок увеличила бы его пропускную способность. Блок лазерного приёмопередатчика «Психеи» не предназначен для передачи научных данных с борта зонда на Землю.
Точностные характеристики станций: среднеквадратическая погрешность измерения дальности - 3.. Решаются следующие задачи: Дальномерная информация используется для высокоточного определения параметров орбит и координат наземных пунктов в общеземной геоцентрической системе координат, а также для контроля целевых характеристик и координатно-временного обеспечения ГНС ГЛОНАСС; угломерная информация используется для определения орбит космических объектов, в том числе при выведении высокоорбитальных КА на орбиту, а также для реализации однопунктовой схемы вместе с дальностью навигационно-баллистического обеспечения полетов; фотометрическая информация используется для оценки параметров ориентации КА; видовая информация детальные изображения используется для распознавания КА и оценки его развертывания. Таким образом, каждая лазерная станция выполняет не одну, а несколько задач в интересах российских космических программ.