Изобретение относится к системам открытой оптической связи и касается терминалов лазерной связи, предназначенных для организации линий связи между наземными станциями. Оксфордский университет совместно с компанией Airbus Group Innovations испытали лазерную систему связи для беспилотных летательных аппаратов, сообщает Aviation Week. Так вот, передача лазерного сигнала одноимённым зондом "Психея" была экспериментом NASA. В NASA пояснили, что новая система лазерной связи предназначена для передачи данных из глубокого космоса.
Учёные протестировали лазерную связь на расстоянии 226 000 000 км (2 фото + видео)
Саров, Нижегородская область, входит в госкорпорацию Росатом к 2024 году. В настоящее время в институте заканчивают разработку конструкторской документации для изготовления опытных образцов аппаратуры. У лазерной связи частота колебаний очень высокая, мы можем передавать по одному каналу до 100 Гб. Второе — у радиолиний большие внешние поля, легко перехватить информацию.
Она позволяет соединять космические аппараты не только с наземными станциями, но и друг с другом. Благодаря высокой пропускной способности линий лазерной связи появляется возможность минимизировать количество наземных пунктов связи, расширяя зону покрытия. По сравнению с радиосвязью лазерная обладает большей скоростью передачи данных, меньшим энергопотреблением и низкой возможностью перехвата. Основным ее недостатком является необходимость точного наведения луча, захвата и слежения за космическим аппаратом.
Поскольку расходимость лазерного пучка очень невелика, задача попасть лучом с одного спутника в оптическое приемное устройство другого чрезвычайно сложна на расстоянии в 1000 километров от источника излучения пучок имеет диаметр всего 10 метров — нужен компромисс между точностью наведения и мощностью лазера. Кроме того, лазерный луч — отличное решение в вакууме, но в условиях атмосферы это не самый лучший выбор в качестве линии связи из-за существенного затухания сигнала в облаках, дожде и тумане. Мониторинг Земли на новых технологиях Еще год назад заявлялось, что по проекту «Сфера» на низкие орбиты будет выведено более 200 малых космических аппаратов высокопериодичного всепогодного мониторинга Земли «Беркут». Предполагалось, что они будут нескольких типов — обзорные, высокодетальные и радиолокационные. По функционалу спутников планы не поменялись, но вот разговоры о численности группировки пока преждевременны. За прошедшие два года с момента начала проектирования системы возможности аппаратов улучшились. Например: если ранее в параметры обзорного мониторинга закладывалось разрешение 2.
Показатели высокодетальной съемки тоже будут улучшаться. Появятся и дополнительные функции, в частности высокодетальной видеосъемки. Важнейшее внимание по-прежнему уделяется радиолокационным космическим аппаратам. Они особенно полезны там, где требуется круглосуточное всепогодное наблюдение, например в Арктике. Благодаря этим спутникам капитаны судов при движении по Северному морскому пути получат оперативную информацию о ледовой обстановке по трассе всего маршрута, несмотря на сильную облачность или полярную ночь. Частные группировки? Не исключено Одна из задач «Сферы» — привлечь к проекту частный бизнес.
Речь, прежде всего, идет о включении услуг связи, передачи данных, навигации и дистанционного зондирования Земли в сервисы телекоммуникационных, транспортных, банковских, страховых, добывающих и других компаний. Интеграция всех этих возможностей на уровне абонентских устройств, доступность спутникового сигнала в любой точке страны открывают хорошие перспективы для расширения бизнеса и повышения качества обслуживания потребителей. Кроме того, все передовые страны стремятся к развитию беспилотного транспорта и роботизированных систем.
В дополнение к радио S-диапазона, во время миссии Артемида-2 Орион будет нести лазерную систему под названием Optical to Orion , или O2O. Ее главная задача будет заключаться в передаче 4K-видео с Луны зрителям на Землю. В случае успеха O2O откроет дверь для обмена большими объемами информации между будущими миссиями и Землей, позволяя проводить видеочаты с семьей, частные консультации с врачами или даже просто смотреть спортивные соревнования во время отдыха.
Чем больше времени люди будут проводить на Луне, тем важнее будет быстрая связь для их психического благополучия. И в конце концов, видео станет критически важным для экипажей в дальнем космосе. Прежде чем O2O можно будет испытать в космосе, он должен будет пережить путешествие. Лазерные системы, установленные на космическом корабле, используют телескопы для отправки и приема сигналов. Эти телескопы полагаются на сложно расположенные зеркала и множество других движущихся частей. O2O будет использовать внеосевую систему Кассегрена , телескоп с двумя зеркалами для фокусировки захваченного света, установленный на вращающемся карданном подвесе.
Исследователи из Lincoln Lab выбрали именно такой тип, потому что он позволит им отделить телескоп от оптического приемопередатчика, что сделает всю систему более модульной. Инженеры также должны убедиться, что ракета-носитель, выводящий Орион в космос, «не растрясет» драгоценное оборудование. Они разработали специальные застежки и крепления, которые, как они надеются, уменьшат вибрации и сохранят все в целости и сохранности во время бурного запуска. Когда O2O окажется в космосе, она должна быть точно нацелена на приемник на Земле. Трудно пропустить радиосигнал, если он имеет поперечное сечение размером с большую страну. А вот оптический импульс диаметром в 6 км может легко промахнуться мимо Земли при небольшом отклонении космического корабля.
Бортовое оборудование Ориона также будет генерировать постоянные незначительные вибрации, любой из которых будет достаточно для неточной отправки оптического сигнала. Она будет измерять вибрации от корабля и производить противоположные вибрации, чтобы в итоге устранить их — «как наушники с шумоподавлением», говорит Корнуэлл. Последнее препятствие для работы O2O — это облачный покров на Земле. Инфракрасные волны с длиной 1550 нм, которые использует O2O, легко поглощаются облаками. Лазерный луч может без проблем пройти почти 400 000 км от Луны и быть заблокированным всего в паре километров над поверхностью Земли.
Применение терминалов лазерной связи охватывает следующие области: Беспилотная авиация: Наши терминалы лазерной связи усовершенствуют коммуникацию и передачу данных между беспилотными летательными аппаратами и контрольными пунктами, повышая эффективность и надежность беспилотных миссий. Беспилотная авиация претерпевает быстрый рост и развитие, играя ключевую роль в различных областях, включая военную, гражданскую и научную сферы. Эффективная связь между беспилотными летательными аппаратами БЛА и контрольными пунктами имеет огромное значение для успешного выполнения миссий и обеспечения безопасности. Также возможна реализация кластерной связи роя дронов, что представляет собой инновационный метод координации и управления группой БЛА для эффективного выполнения миссий и задач. Кластерная связь позволяет синхронизировать действия дронов, обеспечивая слаженное взаимодействие и максимальную производительность всего роя. Телекоммуникации: Мы создадим терминалы, которые улучшат коммуникацию в сфере телекоммуникаций, обеспечивая высокоскоростной и безопасный обмен данными.
В России создали образец терминала космической лазерной связи
Специалисты создали самую стабильную систему связи со спутником с помощью лазерного луча. Выставка «Связь» проходит с 23 по 26 апреля в Центральном выставочном комплексе «Экспоцентр» в Москве. TBIRD продолжает внедрение оптической связи НАСА, демонстрируя преимущества лазерной связи для околоземных научных миссий. В России создан прототип компактного терминала космической лазерной связи, который можно использовать на спутниках формата кубсат. При помощи инфракрасной лазерной системы можно реализовать связь с орбитой и космосом нового качественного уровня. У лазерной связи частота колебаний очень высокая, мы можем передавать по одному каналу до 100 Гб.
Лазерный эксперимент НАСА DSOC передал технические данные с расстояния 226 миллионов километров
Как только это будет завершено, команда направится к первому источнику света полезной нагрузки — важной вехе миссии, которая передаст первый лазерный свет на LCRD через его оптический телескоп. Как только появится первый свет, начнутся эксперименты по передаче данных и лазерной связи, которые будут продолжаться на протяжении всей запланированной миссии. Тестирование лазеров в различных сценариях В будущем оперативная лазерная связь дополнит радиочастотные системы, которые до сих пор используются многими космическими миссиями для передачи данных обратно на Землю. Помимо LCRD, предшественниками ILLUMA-T являются инфракрасная система доставки TeraByte 2022 года, которая в настоящее время тестирует лазерную связь на небольшом спутнике CubeSat на околоземной орбите, и демонстрационная программа лунной лазерной связи, которая во время исследования лунной атмосферы и пылевой среды 2014 года Миссия Explorer, отправлявшая данные туда и обратно между лунной орбитой и Землей; и оптическая полезная нагрузка Lasercomm Science 2017 года, которая продемонстрировала, как лазерная связь может ускорить поток информации между Землей и космосом по сравнению с радиосигналами. Тестирование способности лазерной связи обеспечивать более высокую скорость передачи данных в различных сценариях поможет аэрокосмическому сообществу еще больше усовершенствовать возможности будущих миссий на Луну, Марс и в глубокий космос.
Лазерная связь значительно увеличивает возможности передачи данных, предлагая более высокие скорости передачи данных и больше информации, упакованной в одну передачу. Добавление лазерной связи к космическим кораблям похоже на переход от коммутируемого доступа к высокоскоростному Интернету.
Серия PTD использует обычный коммерческий космический корабль, чтобы обеспечить надежную платформу для эффективного тестирования технологий с минимальным изменением конструкции между запусками. Исторически сложилось так, что для большинства новых миссий космических аппаратов требовались специальные конструкции космических аппаратов, основанные на требованиях к их полезной нагрузке. Этот шаг столь же затратен и сложен, как переделка автомобиля каждый раз, когда человеку нужно путешествовать.
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. Такая возможность может поднять скорость передачи данных за счёт снижения уровня ошибок, надо полагать , а также обеспечит канал связи, даже если над одной из станций приёма будет облачно, что для лазера станет непробиваемой стеной.
В рамках экспозиции демонстрируются гетероструктуры на основе полупроводниковых материалов A3B5 арсенида галлия, нитрида галлия, карбида кремния , которые являются основой для изготовления любых лазерных диодов, светодиодов и фотоприемников. Разработка и освоение технологий выпуска опто- и фотоэлектронной компонентной базы — один из приоритетов Стратегии развития электронной промышленности России до 2030 года, и на выставке «Связь» наши предприятия уже демонстрируют образцы таких изделий», - рассказали в «Росэлектронике». Кроме того, Концерн «Созвездие» показывает на выставке серийные образцы гражданских радиостанций стандарта DMR. Устройства могут выполнять индивидуальные, групповые или экстренные голосовые вызовы, отправлять текстовые сообщения, отслеживать координаты абонентов, контролировать состояние и даже положение раций.
Российские разработчики представили проект лазерной связи в космосе
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. 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.
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. Такая возможность может поднять скорость передачи данных за счёт снижения уровня ошибок, надо полагать , а также обеспечит канал связи, даже если над одной из станций приёма будет облачно, что для лазера станет непробиваемой стеной.
Кроме того, лазерная связь позволяет создавать более гибкие наземные системы, обеспечивая лучшую адаптивность и масштабируемость сетей связи. После прибытия полезная нагрузка была установлена на японском экспериментальном модуле-объекте станции. Доктор Джейсон Митчелл Jason Mitchell , директор отделения передовых технологий связи и навигации SCaN, выразил свое волнение по поводу этого достижения, заявив: "Лазерная связь не только позволит получать больше данных от научных миссий, но и может стать важнейшим двусторонним каналом связи НАСА, который позволит астронавтам поддерживать связь с Землей во время исследований Луны, Марса и других миров".
Эти слова подчеркивают важность лазерной связи для обеспечения бесперебойной связи между астронавтами и диспетчерами во время будущих полетов в дальний космос. Эта программа призвана продемонстрировать огромный потенциал лазерных коммуникационных технологий для повышения эффективности научных и исследовательских миссий.
Одновременно с передачей информации по радиочастоте лазерные системы передавали часть тех же данных Паломарской обсерватории. Зонд вновь стал передавать данные о состоянии своих систем. Проблема была вызвана неисправностью чипа памяти в подсистеме полетных данных FDS , которая отвечает за упаковку научных и инженерных данных перед их отправкой на Землю.
Лазерный интернет: как оптическая связь изменит всю авиацию
В настоящее время дальность действия системы, получившей название Hyperion, составляет около километра, но ее планируется значительно увеличить. По словам разработчиков, в отличие от радиосвязи лазерную систему обмена данными невозможно взломать. Кроме того, часть системы, устанавливаемая на беспилотники, имеет небольшое энергопотребление. Как ожидается, Hyperion будет использоваться на беспилотниках для передачи информации в режиме реального времени.
Устройство изготовлено при помощи 3D-принтера и ЧПУ-станков. Все его компоненты можно вместить в небольшую коробку. В ближайшей перспективе разработчики планирует представить версию терминала с усовершенствованной оптикой.
Как ожидается, Hyperion будет использоваться на беспилотниках для передачи информации в режиме реального времени. Кроме того, в Airbus полагают, что система может стать частью долголетающих беспилотников. Ранее стало известно , что министерство обороны Великобритании объявило о намерении приобрести два беспилотника Zephyr 8, способных находиться в воздухе до трех месяцев.
Испытания проводились 8 апреля, сеанс связи продлился около 10 минут. 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.
SpaceLink продемонстрирует лазерную связь с МКС в 2024 году
быстро и качественно, надежно и эффективно решает проблему ближней связи между двумя зданиями, находящимися на расстоянии до 1200 м и в прямой видимости. Технология лазерной связи в этой демонстрации предназначена для передачи данных из глубокого космоса со скоростью в 10-100 раз быстрее. На прошедшей на этой неделе в Брюсселе конференции SITA IT SUMMIT была представлен проект системы связи в небе при помощи прорывной лазерной технологии. В этом заключается идея применения лазерной связи, также известной как оптическая связь, вместо радиоволн. Переход на лазерную связь позволит увеличить пропускную способность от 10 до 100 раз по сравнению с радиосвязью. Сеанс связи с зондом состоялся, когда тот был на удалении 226 млн км от Земли, что в полтора раза больше, чем расстояние между Солнцем и Землёй.
Российская сеть лазерных станций
| Земля впервые получила лазерный сигнал с расстояния 16 миллионов километров - | Лазерную связь успешно протестировали на расстоянии в 226 миллионов километров. |
| NASA запускает лазерную связь сегодня, 5 декабря | Лазерная связь обладает рядом преимуществ, включая высокую скорость и энергоэффективность, но сталкивается с вызовами. |
| НАСА передало на Землю данные со скоростью 200 Гбит/с с помощью лазера / Хабр | При этом инфракрасный свет, который может использовать лазерная связь, имеет гораздо более высокую частоту, чем радиоволны. |
| Система «Сфера» получит лазерную связь | Переход на лазерную связь позволит увеличить пропускную способность от 10 до 100 раз по сравнению с радиосвязью. |
| Лазерной связью в России будет заниматься «Роскосмос» - АБН 24 | НАСА впервые в истории установило двустороннюю лазерную связь между демонстрационной системой ретрансляции лазерной связи (LCRD) и интегрированным терминалом модема и. |
НАСА протестировало лазерную связь в космосе на расстоянии свыше 16 000 000 км
В этом заключается идея применения лазерной связи, также известной как оптическая связь, вместо радиоволн. Как отмечают разработчики устройства, созданный ими макет терминала космической лазерной связи, в соответствии с проведенными расчетами, будет потреблять около 15 Вт энергии и при. Лазерная связь позволяет передавать в 1 000 раз больше данных за единицу времени с в 10 раз большей скоростью. Организуемый канал лазерной связи имеет высокую защищённость, скрытность и малозаметность.
Лазерной связью в России будет заниматься «Роскосмос»
Иногда в состав АОЛС входит резервный радиоканал [2]. Применение[ править править код ] Беспроводная оптика рассматривается в качестве решения: на участках последней мили в условиях городской застройки для связи между многоэтажными домами, бизнес-центрами и узловыми точками сети ; для организации связи от узлов связи оператора до базовых станций сетей сотовой связи при больших объёмах передаваемого цифрового трафика 4G, LTE ; для связи объектов, когда прокладка кабеля невозможна промзоны, горная местность, железная дорога или стоимость этой прокладки велика; в качестве временного канала связи, а также в случаях, когда необходимо срочно организовать канал связи горячий резерв ; когда требуется закрытый канал связи, невосприимчивый к радиопомехам и не создающий их аэропорты, близость радиолокаторов, линий электропередач ; при необходимости уменьшения задержек [3] по сравнению с кабельными линиями. В космической технике[ править править код ] В настоящее время осуществлена успешная передача оптического лазерного сигнала на расстояние нескольких сотен тысяч километров. Сигнал бортового лазерного излучателя инфракрасный диодный неодимовый лазер был успешно принят земным приёмником на расстоянии 24 млн км.
Ранее «Хайтек» подробно рассказывал о том, как работает существующая связь в дальнем космосе. НАСА уже тестировало систему на орбите Земли, но сложнее всего расширить радиус действия и посмотреть, сможет ли она по-прежнему справиться с проблемами потери данных, вызванными атмосферой Земли, а также убедиться, что лазеры восходящей и нисходящей линии связи могут оставаться на цели во время тестовых передач.
Для испытания прибор DSOC 14 ноября направил лазер на телескоп в Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института. Устройство связи ориентировалось на лазерный сигнал «маяка», отправленный с Земли.
Теперь, когда зонд находится в семь раз дальше, скорость, с которой он может отправлять и получать данные, уменьшилась, что было ожидаемо. Лазерная передача научных данных из глубокого космоса Во время испытаний 8 апреля команда проекта также дала команду полетному лазерному приемопередатчику на оптическую передачу данных, сгенерированных "Психеей". Кен Эндрюс, руководитель летных операций по проекту в JPL, пояснил: "Это была передача небольшого количества данных за короткий промежуток времени, но тот факт, что мы делаем это сейчас, превзошел все наши ожидания". Недавно JPL провела эксперимент по использованию Паломарской обсерватории, экспериментальной оптической радиочастотной антенны в комплексе глубокой космической связи DSN в Голдстоу, Калифорния, и детектора на горе Столовая для одновременного приема одного и того же сигнала. Организация нескольких станций на Земле, имитирующих большой приемник, может помочь усилить сигнал из дальнего космоса.
Вакансии включают в себя позиции руководителя, администратора проекта, архитектора ПО и системного инженера. Лазерная связь, использующая инфракрасный свет для передачи данных, обладает рядом преимуществ перед радиосвязью, включая высокую скорость и возможность передачи на большие расстояния. Эксперименты с этой технологией уже проводятся различными космическими агентствами и частными компаниями, такими как NASA, SpaceX и Amazon. Новый проект представляет собой амбициозную инициативу, направленную на революционизацию интернет-соединения по всему миру.
NASA испытало систему лазерной связи на орбите
TBIRD продолжает внедрение оптической связи НАСА, демонстрируя преимущества лазерной связи для околоземных научных миссий. Опыт по созданию терминалов лазерной связи АО «НПК «СПП» и результаты космического эксперимента «Система лазерной связи» (КЭ СЛС) могут быть использованы для дальнейших. Основным преимуществом использования лазерной связи по сравнению с радиоволнами является увеличенная полоса пропускания. Специалисты создали самую стабильную систему связи со спутником с помощью лазерного луча. В 2024 году «Росатом» протестирует технологию космической лазерной связи.
Airbus внедрит высокоскоростную лазерную связь
| "Дочка" "ИКС Холдинга" займется лазерной связью вслед за Starlink | ComNews | Для связи в свободной атмосфере передатчики должны находиться в прямой видимости — дальность связи на поверхности Земли обычно не превышает пяти километров», — пояснил он. |
| В России создали образец терминала космической лазерной связи | Изобретение относится к системам открытой оптической связи и касается терминалов лазерной связи, предназначенных для организации линий связи между наземными станциями. |