Марс получится подключить к Земле в помощью лазеров — эксперименты NASA на «Психее» превзошли ожидания

Читать в полной версии

На отправленном в глубокий космос зонде NASA «Психея» (Psyche) было установлено опытное оборудование для связи с Землёй по лазерному каналу. Традиционные радиопередатчики перестали устраивать учёных как канал передачи возросшего объёма научных данных, и настал черёд оптики — что и требовалось проверить вживую. Качество работы лазерного канала связи с зондом на расстоянии сотен миллионов километров превзошло ожидания, и система будет взята на вооружение.

Работа 3-кВт лазера в обсерватории Тейбл-Маунтин. Источник изображений: NASA

Сегодня NASA объявило о завершении этапа тестирования демонстрационной технологии на платформе «Психеи». Следует отметить, что зонд передавал на Землю записанные ранее «демки», например, домашнее видео с котиками. Никакое оборудование на борту зонда не подключено к лазерному каналу связи — и нужды в нём нет, тогда как драгоценную энергию он, очевидно, будет потреблять, а её по мере отдаления от Солнца становится всё меньше.

С момента запуска зонда в 2023 году NASA провело 65 сеансов лазерной связи, включая обмен данными на удалении 490 млн км — это дальше, чем Марс отдаляется от Земли в своём движении по орбите вокруг Солнца. Скорость устойчивой связи в это время достигла 6,25 Мбит/с, что означает возможность организовать оптический канал связи с марсианскими колониями, когда в этом возникнет необходимость. Максимальная скорость связи между Землёй и «Психеей» была зафиксирована при удалении зонда на 31 млн км — в 80 раз дальше, чем Луна отстоит от Земли, — и составила 267 Мбит/с. Подобный канал связи очень пригодится будущим космическим телескопам, от которых ожидают «мегатонн» сырых данных.

В общей сложности наземные станции получили 13,6 Тбит данных, что сравнимо со скоростью работы домашнего широкополосного интернета за тот же период. Основной станцией для приёма слабых сигналов стал 5-метровый телескоп Паломарской обсерватории (Palomar Observatory) в Сан-Диего, который собирал фотоны и передавал их на высокоэффективную детекторную решётку для обработки. Мощный 3-кВт лазер в обсерватории Тейбл-Маунтин (Table Mountain) направлял сигнал на Psyche, обеспечивая точное наведение. Несмотря на такие сложности, как погодные условия и лесные пожары в Калифорнии, команды NASA в итоге успешно справились с вызовами, обеспечив стабильную работу системы.

Проект также протестировал гибридную радиочастотно-оптическую антенну в комплексе Deep Space Network в Голдстоуне, которая принимала одновременно радио- и оптические сигналы. Дополнительно использовались Паломарская обсерватория и 1-метровый телескоп на Тейбл-Маунтин для усиления приёма слабых сигналов. Эти технологии обеспечивают избыточность и надёжность связи, что критически важно для дальних космических миссий.