A NASA sikeresen kísérletezik az optikai antennákkal, új fejezetet nyit a mélyűri lézerkommunikációban

Nemrég a NASA bejelentette, hogy a Deep Space Network (DSN) hibrid antennája sikeresen követte és dekódolta a "Prosaic" űrszonda közeli infravörös lézerjeleit.
Ez a kísérleti antenna nemcsak rádiófrekvenciás jelek vételére képes, hanem sikeresen megvalósította az optikai jelek vételét és feldolgozását is, ami új lehetőségeket biztosít a mélyűri lézeres kommunikációs technológia fejlesztéséhez.
Ebben a kísérletben az antenna sikeresen reteszelődött a Psyker űrszonda által kibocsátott rádiófrekvenciás és közeli infravörös lézerjelekhez az űrben való mélyrepülés során, bemutatva a DSN óriási tányérantennájában rejlő lehetőségeket az optikai/lézeres kommunikációra való átállásban. Ez az átállás nemcsak az űrkutatást javítja, hanem a hálózati követelmények növekedésével erőteljesebb támogatást is nyújt a mélyűrhálózatokhoz.
A Deep Space Station 13 névre keresztelt hibrid antenna a kaliforniai Barstow közelében található Goldstone Deep Space Communications Centerben található. 2023 novembere óta nyomon követi a lefelé irányuló lézereket a NASA Deep Space Optical Communications (DSOC) technológiai bemutatójához. A technológiai bemutató repülő lézeres adó-vevője az ügynökség 2023. október 13-i Psyker űrszondájának fedélzetén található.
A DSN, DSOC és Psyche programokat a NASA dél-kaliforniai Jet Propulsion Laboratory (JPL) irányítja. "Nem sokkal a technológiai bemutató megkezdése után hibrid antennánk sikeresen és megbízhatóan csatlakozott a DSOC lefelé irányuló kapcsolathoz, és felvette a Psyche rádiófrekvenciás jelét. Ez mérföldkő az első szinkronizált rádiós és optikai frekvenciájú mélyűrkommunikációnkban."
2023 végén a hibrid antenna a 20 millió mérföldre (32 millió kilométerre) lévő Pursek űrszonda adatait töltötte le 15,63 megabit/s sebességgel, ami körülbelül 40-szer gyorsabb, mint a rádiófrekvenciás kommunikáció az országon keresztül. ugyanaz a távolság. 2024. január 1-ig az antenna sikeresen letöltött egy másik csapatfotót, amelyet a Psyker elindítása előtt töltöttek fel a DSOC-ra.
Specifikus mechanizmusok
A lézerfotonok észlelésének lehetővé tétele érdekében hét ultraprecíz szegmentált tükör van felszerelve a hibrid antenna belsejébe. Ezek a tükrök egy 3 3-láb (1- méter) apertúrájú teleszkóp fénygyűjtő apertúráját utánozzák, és amint a lézerfotonok elérik az antennát, minden tükör visszaveri a fotonokat, és pontosan egy nagy méretűre irányítja őket. expozíciós kamera. A kamera által összegyűjtött lézerjeleket ezután száloptikán keresztül egy kriogén hűtésű félvezető nanovezetékes egyfoton detektorba továbbítják, amelyet a Jet Propulsion Laboratory (JPL) Microdevice Laboratory tervezett és készített.
Barzia Tehrani, a JPL hibrid antennakommunikációs földi rendszerekért felelős menedzsere-helyettese és szállítási menedzsere elmondta: "Ez egy rendkívül kompatibilis optikai rendszer, amely 34-méteres rugalmas szerkezetre épül. Tükrökből, precíziós érzékelőkből és kamerákból álló rendszert használunk aktívan igazítsa és irányítsa a lézerfényt a mélyűrből az optikai szálba, amely eléri a detektort."
Azt is elárulta, hogy a csapat reméli, hogy az antenna a jövőben képes lesz a Marsról kiinduló lézerjelek észlelésére a Földtől legtávolabbi pontján (a Nap és a Föld távolságának 2,5-szerese). A Psyker júniusban éri el ezt a távolságot, a Mars és a Jupiter közötti fő aszteroidaövbe utazva, hogy megvizsgálja a fémekben gazdag Psyker aszteroidát.
Az antennán található hétszegmenses tükör az elgondolás bizonyítéka, amely lehetővé teszi egy sokkal nagyobb és erősebb 64-szegmenses tükör jövőbeli használatát – ami egy 26-láb ({{) 6}}méter) rekesztávcső.
Infrastrukturális megoldások
A DSOC megnyitja az utat a nagyobb adatsebességű kommunikáció előtt, amely képes összetett tudományos információkat, videókat és nagy felbontású képeket továbbítani az emberiség következő óriási ugrásának támogatására: az emberek Marsra küldésére. A technológia közelmúltbeli bemutatója sikeresen továbbította az első ultra-nagy felbontású videót a világűrből rekord bitsebességgel, ami jelentős áttörést jelent a mélyűri kommunikációban.
A DSN (Deep Space Network) 14 telephellyel rendelkezik szerte a világon, Kaliforniában, Madridban és Canberrában, Ausztráliában. Ezek a hibrid antennák nagy mennyiségű adat fogadására képesek optikai kommunikáció segítségével, rádiófrekvenciákkal kiegészítve kisebb sávszélességű adatok, például telemetriai adatok (beleértve az űrhajók állapotára és helyzetére vonatkozó információkat) vételére.