Ένα πείραμα στο βαθύ διάστημα στο διαστημόπλοιο Psyche της NASA μόλις έστειλε ένα μήνυμα λέιζερ στη Γη από απόσταση από το φεγγάρι για πρώτη φορά, ένα κατόρθωμα που θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο επικοινωνίας των διαστημικών σκαφών.
Στην πιο απομακρυσμένη επίδειξη αυτού του τύπου οπτικής επικοινωνίας που έγινε ποτέ, η Deep Space Optical Communications (DSOC) εξέπεμψε ένα λέιζερ εγγύς υπέρυθρο κωδικοποιημένο με δεδομένα δοκιμών από τη θέση του περίπου 16 εκατομμύρια χιλιόμετρα (10 εκατομμύρια μίλια) μακριά — περίπου 40 φορές όσο . Μακρύτερα από τη Σελήνη παρά τη Γη – στο τηλεσκόπιο Hale στο Παρατηρητήριο Palomar του Caltech στην Καλιφόρνια.
Το DSOC είναι μια επίδειξη τεχνολογίας δύο ετών που οδηγεί στο Psyche καθώς φτάνει στον κύριο στόχο του, τον αστεροειδή Psyche. Η επίδειξη πέτυχε το «πρώτο φως» στις 14 Νοεμβρίου, σύμφωνα με το Jet Propulsion Laboratory (JPL) της NASA, το οποίο διαχειρίζεται και τις δύο αποστολές, χάρη σε έναν απίστευτα ακριβή ελιγμό που είδε τον πομποδέκτη λέιζερ να κλειδώνει στον ισχυρό φάρο λέιζερ άνω ζεύξης της JPL στο Παρατηρητήριο Table Mountain. Αυτό επέτρεψε στον πομποδέκτη του DSOC να στοχεύσει το λέιζερ κατερχόμενης ζεύξης του στο Παρατηρητήριο του Caltech 130 χιλιόμετρα (100 μίλια) μακριά.
«Η επίτευξη του πρώτου φωτός είναι ένα από τα πολλά σημαντικά ορόσημα για το DSOC τους επόμενους μήνες, ανοίγοντας το δρόμο για επικοινωνίες υψηλότερου ρυθμού δεδομένων ικανές να στέλνουν επιστημονικές πληροφορίες, εικόνες υψηλής ευκρίνειας και ροή βίντεο για να υποστηρίξουν το επόμενο τεράστιο άλμα της ανθρωπότητας: την αποστολή ανθρώπων», είπε. Τρούντι Κέρτις, Διευθυντής Προώθησης. Τεχνολογία στα κεντρικά γραφεία της NASA, σε συνέντευξη Τύπου: «Στον Άρη». δήλωση.
Η οπτική επικοινωνία χρησιμοποιήθηκε για την αποστολή μηνυμάτων Από την τροχιά της Γης πριν, αλλά αυτή είναι η πιο απομακρυσμένη απόσταση μέχρι στιγμής με λέιζερ. Σε μια δέσμη λέιζερ, η δέσμη των φωτονίων κινείται προς την ίδια κατεύθυνση και με το ίδιο μήκος κύματος. Οι επικοινωνίες λέιζερ μπορούν να μεταδώσουν τεράστιες ποσότητες δεδομένων με άνευ προηγουμένου ταχύτητες συσκευάζοντας τα δεδομένα στις ταλαντώσεις αυτών των κυμάτων φωτός και κωδικοποιώντας ένα οπτικό σήμα που μπορεί να μεταδώσει μηνύματα σε έναν δέκτη μέσω υπέρυθρων ακτίνων (αόρατα στον άνθρωπο).
Μπορείτε να δείτε τον καλυμμένο με χρυσό πομποδέκτη λέιζερ πτήσης της DSOC στο Psyche όταν βρισκόταν στις εγκαταστάσεις Astrotech Space Operations της NASA τον Δεκέμβριο του 2022.
Πίστωση εικόνας: NASA/Ben Smigelski
Η NASA χρησιμοποιεί συνήθως ραδιοκύματα για να επικοινωνήσει με αποστολές μακρύτερα από τη Σελήνη, και οι δύο χρησιμοποιούν ηλεκτρομαγνητικά κύματα για τη μετάδοση δεδομένων, αλλά το πλεονέκτημα των λέιζερ είναι ότι περισσότερα δεδομένα μπορούν να συσκευαστούν σε πιο συμπαγή κύματα. Σύμφωνα με τη NASA, η επίδειξη τεχνολογίας DSOC στοχεύει να επιδείξει ρυθμούς μετάδοσης 10 έως 100 φορές μεγαλύτερους από τα καλύτερα σημερινά συστήματα ραδιοεπικοινωνιών.
Η δυνατότητα μετάδοσης περισσότερων δεδομένων θα επιτρέψει στις μελλοντικές αποστολές να μεταφέρουν επιστημονικά όργανα υψηλότερης ανάλυσης, καθώς και ταχύτερες επικοινωνίες σε πιθανές αποστολές στο βαθύ διάστημα – για παράδειγμα, ζωντανή ροή βίντεο από την επιφάνεια του Άρη.
«Η οπτική επικοινωνία είναι ένα όφελος για τους επιστήμονες και τους ερευνητές που θέλουν πάντα περισσότερα από τις διαστημικές αποστολές τους και θα επιτρέψει την ανθρώπινη εξερεύνηση του βαθέως διαστήματος», δήλωσε ο Δρ. Jason Mitchell, διευθυντής του τμήματος Advanced Communications and Navigation Technologies στο Πρόγραμμα Επικοινωνιών και Αστροναυτικής της NASA. . . «Περισσότερα δεδομένα σημαίνουν περισσότερες ανακαλύψεις».
Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένες προκλήσεις που πρέπει πρώτα να δοκιμαστούν. Όσο πιο μακριά πρέπει να ταξιδέψει η οπτική σύνδεση, τόσο πιο δύσκολη γίνεται, γιατί απαιτεί εξαιρετική ακρίβεια για να κατευθύνει τη δέσμη λέιζερ. Επίσης, το σήμα των φωτονίων θα γίνει πιο αχνό, καθυστερώντας να φτάσουν στον προορισμό τους, δημιουργώντας τελικά καθυστερήσεις στην επικοινωνία.
Κατά τη διάρκεια της δοκιμής στις 14 Νοεμβρίου, τα φωτόνια χρειάστηκαν περίπου 50 δευτερόλεπτα για να ταξιδέψουν από την Ψυχή στη Γη. Μέχρι να φτάσει το Psyche στην πιο απομακρυσμένη του απόσταση, θα χρειαστούν περίπου 20 λεπτά για να μετακινηθεί προς τα πίσω, αρκετά για να κινηθούν τόσο η Γη όσο και το διαστημόπλοιο, επομένως τα λέιζερ και στα δύο πρέπει να προσαρμοστούν σε αυτήν την αλλαγή θέσης.
Μέχρι στιγμής, η επίδειξη τεχνολογίας που έσπασε ρεκόρ ήταν μια τεράστια επιτυχία. “[The] «Η δοκιμή ήταν η πρώτη που ενσωμάτωσε πλήρως τα στοιχεία αναμεταδότη εδάφους και πτήσης, απαιτώντας από τις ομάδες επιχειρήσεων DSOC και Psyche να εργαστούν δίπλα-δίπλα», δήλωσε η Meera Srinivasan, επικεφαλής επιχειρήσεων DSOC στην JPL. «Ήταν μια τεράστια πρόκληση και έχουμε πολλή δουλειά να κάνουμε, αλλά για σύντομο χρονικό διάστημα, μπορέσαμε να στείλουμε, να λάβουμε και να αποκρυπτογραφήσουμε ορισμένα δεδομένα».
Ή όπως είπε ο Abi Biswas, τεχνολόγος έργου DSOC στην JPL:[We] Κατάφεραν να ανταλλάξουν «κομμάτια φωτός» προς και από το βαθύ διάστημα. Η ανταλλαγή κομματιών φωτός προς και από το βαθύ διάστημα μπορεί να είναι μια μελλοντική αλλαγή στον τρόπο με τον οποίο επικοινωνούμε στην εξερεύνηση του διαστήματος.