Намагаючись зробити високошвидкісний зв’язок з космічними місіями практичною реальністю, NASA випробовує гігантську гібридну антену, яка здатна обробляти як радіо, так і лазерні сигнали на відстані сотень мільйонів км у космосі.
Однією з ключових особливостей місії NASA Psyche до однойменного астероїда є блок оптичного зв’язку далекого космосу (DSOC) – лазерний приймач, здатний надсилати і приймати лазерні сигнали, що дозволяє здійснювати зв’язок у багато разів швидше, ніж звичайні радіосистеми. З моменту запуску роботизованого зонда 13 жовтня 2024 року він досягнув значних успіхів. У листопаді DSOC успішно передав дані з відстані 16 млн км, що в 40 разів перевищує відстань від Землі до Місяця.
Єдина проблема полягає в тому, що зв’язок між Землею і Психеєю здійснювався за допомогою тестової установки. DSOC був націлений на телескоп Хейла в Паломарській обсерваторії Каліфорнійського технологічного інституту в окрузі Сан-Дієго, штат Каліфорнія, за допомогою лазерного маяка, переданого з Лабораторії телескопів оптичного зв’язку на об’єкті “Столова гора” поблизу Райтвуда, штат Каліфорнія.
Це дуже простий спосіб описати дуже складну систему, яка вимагала всіляких автоматизованих допоміжних засобів, а також здатності передбачати положення і фіксувати космічний апарат, який знаходився так далеко, що сигналу потрібно 20 секунд, щоб подолати цю відстань. Це також означало зв’язати дві дуже дорогі астрономічні обсерваторії, де дослідники повинні планувати час на роки вперед.
NASA воліє мати щось більш цілеспрямоване і постійне, тому в рамках окремого проєкту космічне агентство працює над гібридною антеною, яка може бути інтегрована в три станції Мережі далекого космосу, розташовані в Голдстоуні, Каліфорнія, Мадриді, Іспанія, і Канберрі, Австралія.
Тестова версія – це 34-метрова радіочастотно-оптико-гібридна антена під назвою Deep Space Station 13, що знаходиться в Голдстоунському комплексі зв’язку далекого космосу поблизу Барстоу, штат Каліфорнія. Для випробування гігантська тарілка була модифікована сімома надточними сегментованими дзеркалами, еквівалентними телескопу з апертурою 1 м. Вони вловлюють лазерний промінь з космосу і фокусують його на приймачі у вигляді камери з високою експозицією, прикріпленої до субрефлектора антени, підвішеного над центром тарілки. Потім сигнал надсилається оптичним волокном до кріогенно охолодженого напівпровідникового нанодротяного однофотонного детектора, який підсилює його до рівня, придатного для зчитування.
За даними NASA, антена змогла підтримувати зв’язок з Psyche і наприкінці минулого року встановила низхідну лінію зв’язку зі швидкістю 15,63 Мбіт/с, що приблизно в 40 разів перевищує швидкість радіозв’язку на відстані 32 млн км. Він також зміг одночасно приймати радіосигнал зонда.
Сподіваємося, що гібридна антена зможе підтримувати зв’язок з Psyche на відстані, еквівалентній відстані до Марса в його найвіддаленішій точці від Землі, або 374 мілн км. Наступним кроком буде збільшення оптичної дзеркальної решітки до розміру, еквівалентного 8-метровому телескопу, а згодом модернізація деяких з 14 антен, що входять до складу DSN, для збору як високошвидкісних лазерних сигналів, так і низькошвидкісного радіотрафіку.
“Протягом десятиліть ми додавали нові радіочастоти до гігантських антен DSN, розташованих по всьому світу, тому найбільш реальним наступним кроком є включення оптичних частот”, – сказав Барзія Теграні, заступник менеджера наземних систем зв’язку і менеджер з постачання гібридної антени в Лабораторії реактивного руху (JPL). “Ми можемо мати один актив, який робить дві речі одночасно: перетворює наші дороги зв’язку на автомагістралі і заощаджує час, гроші і ресурси”.
Читайте також: