Системы лазерной связи легче, гибче и безопаснее радиочастотных систем, при этом могут использоваться совместно с ними. Специалисты создали самую стабильную систему связи со спутником с помощью лазерного луча. Для «Системы лазерной связи» (КЭ «СЛС») возможно и перспективно применение оптоэлектронных процессоров для увеличения скорости передачи данных. Лазерная связь обладает рядом преимуществ, включая высокую скорость и энергоэффективность, но сталкивается с вызовами. В России создан прототип компактного терминала космической лазерной связи, который можно использовать на спутниках формата кубсат.
Российский космический эксперимент «Система лазерной связи» (КЭ «СЛС»)
Как объяснили ученые, современные системы подводной лазерной связи имеют высокую стоимость и способны поддерживать широкий канал связи только на небольших дистанциях. С помощью лазера они смогли установить связь с «Психеей», которая сейчас находится в 16 миллионах километрах от Земли. Система лазерной космической связи может быть в 10–100 раз эффективнее существующей радиочастотной технологии.
Установлен мировой рекорд дальности передачи лазерного сигнала
| В NASA испытали лазерный «интернет»: 25 Мбит/с на расстояние 226 миллионов километров | Для «Системы лазерной связи» (КЭ «СЛС») возможно и перспективно применение оптоэлектронных процессоров для увеличения скорости передачи данных. |
| Лазерная связь заработает в России | Технологический эксперимент NASA на Международной космической станции обеспечил первую лазерную связь с орбитальной лазерной ретрансляционной системой. |
| NASA установило новый рекорд лазерной связи в космосе - 226 млн км | Технология оптической связи из далекого космоса прошла очередную проверку в эксперименте NASA. |
| Эксперты NASA протестировали новую систему лазерной связи. Не обошлось без котиков | Потому лазерная связь — это связь скрытная, что крайне выгодно отличает ее от привычных технологий передачи данных. |
| «Роскосмос» займется лазерной связью: Космос: Наука и техника: | Кроме того, лазерная связь обеспечивает повышенную безопасность по сравнению с традиционными радиоволнами, поскольку ее сложнее перехватить и декодировать. |
NASA запускает лазерную связь сегодня, 5 декабря
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. Кроме того, в Airbus полагают, что система может стать частью долголетающих беспилотников.
В ходе миссии PTD-3 продемонстрирует очень стабильное наведение тела, что означает, что космический корабль может быть точно направлен на наземную станцию , чтобы облегчить демонстрацию TBIRD на нисходящей линии связи. Обтекаемая конструкция TBIRD не содержит никаких движущихся механизмов, поэтому способность космического корабля наводиться позволяет связывать телескоп лазерной связи из космоса с землей. PTD-3 будет запущен уже 25 мая 2022 года со станции космических сил на мысе Канаверал во Флориде в рамках совместной миссии SpaceX Transporter-5, в которой будет использоваться ракета Falcon 9 для запуска нескольких спутников CubeSat. Вторая, отдельная демонстрация технологий, поддерживаемая программой NASA Small Spacecraft Technology, также будет проходить на борту запуска Transporter-5: CubeSat Proximity Operations Demonstration, которая продемонстрирует рандеву, операции сближения и стыковку с использованием двух 3-компонентных CubeSat.
Преимущества лазерной связи многообразны. Во-первых, она позволяет разрабатывать более эффективные и легкие системы, которые могут значительно уменьшить вес и размер коммуникационного оборудования на космических аппаратах. Такое снижение веса крайне важно для космических миссий, где важна каждая унция. Кроме того, лазерная связь обеспечивает повышенную безопасность по сравнению с традиционными радиоволнами, поскольку ее сложнее перехватить и декодировать. Этот аспект особенно важен для чувствительных миссий и связи с секретной информацией.
В каждой миссии PTD используются одни и те же конструкции автобуса космического корабля и платформы авионики с целью повышения эффективности и сокращения времени, необходимого для планирования и проектирования миссии. Terran Orbital из Ирвина, Калифорния, предоставляет космический корабль, интегрирует полезную нагрузку и выполняет миссии PTD. Такой подход позволяет серии PTD быстро и недорого демонстрировать новые технологии подсистем для увеличения возможностей малых космических аппаратов. Помимо того, что TBIRD находится на стандартном коммерческом космическом корабле, он также был построен из существующих коммерческих телекоммуникационных аппаратных продуктов, которые были модифицированы для экстремальных условий космоса. Использование существующих компонентов повышает эффективность и обеспечивает экономию средств.
Российские разработчики представили проект лазерной связи в космосе
Оксфордский университет совместно с компанией Airbus Group Innovations испытали лазерную систему связи для беспилотных летательных аппаратов, сообщает Aviation Week. НАСА планирует важный шаг к достижению этой цели, запустив и протестировав свою первую двустороннюю сквозную лазерную систему связи. С точки зрения эффективности лазерная связь позволяет добиться роста скорости передачи данных в 10—100 раз, если сравнивать с применяемой сейчас. Лазерная связь между спутниками связи на орбите предоставит возможность абонентам на Земле обмениваться данными с малыми задержками, что позволит пассажирам самолётов. С точки зрения эффективности лазерная связь позволяет добиться роста скорости передачи данных в 10—100 раз, если сравнивать с применяемой сейчас.
Лазерная связь - еще один способ беспроводной связи
После этого можно будет продемонстрировать высокую пропускную способность передачи данных от приемопередатчика к Паломару на различных расстояниях от Земли. Эти данные имеют форму битов, закодированных в фотонах — квантовых частицах света, излучаемых лазером. Цель эксперимента DSOC — продемонстрировать скорость передачи данных, в 10-100 раз превышающую возможности современных радиочастотных систем, используемых сегодня на космических аппаратах. Оптическая связь уже была продемонстрирована на низкой околоземной орбите и на Луне, но DSOC — это первое испытание в дальнем космосе. При демонстрации необходимо учесть время, необходимое для прохождения света от космического аппарата до Земли: на самом дальнем расстоянии от нашей планеты фотоны ближнего инфракрасного диапазона, излучаемые DSOC, пройдут обратный путь примерно за 20 минут во время испытаний 14 ноября путь от «Психеи» до Земли занял около 50 секунд.
Этот аспект особенно важен для чувствительных миссий и связи с секретной информацией. 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.
Принцип работы[ править править код ] В основе беспроводных оптических систем лежат технологии организации высокоскоростных каналов связи посредством инфракрасного излучения, которые делают возможной передачу данных текстовые, звуковые, графические данные между объектами через атмосферное пространство, предоставляя оптическое соединение без использования стекловолокна. Лазерная связь двух объектов осуществляется только посредством соединения типа «точка-точка». Технология основывается на передаче данных модулированным излучением в инфракрасной части спектра через атмосферу. Передатчиком служит мощный полупроводниковый лазерный диод. Информация поступает в приёмопередающий модуль, в котором кодируется различными помехоустойчивыми кодами, модулируются оптическим лазерным излучателем и фокусируется оптической системой передатчика в узкий коллимированный лазерный луч и передаётся в атмосферу.
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. Тот, кто первым соберет на своей платформе возможности спутникового наблюдения, позиционирования и телекоммуникаций, получит конкурентное преимущество и шанс построить сеть беспилотников в глобальном масштабе — в воздухе, на земле, на воде. Не исключено, что эта инициатива позволит ускорить переход «Сферы» в стадию серийного производства аппаратов, поскольку государство пока не готово нести в полном объеме затраты по всем направлениям первоначальной версии программы. Но мы будем учитывать и растущий интерес со стороны бизнеса. Означает ли это, что в ближайшем будущем появятся российские аналоги StarLink и OneWeb? Мы не ставим перед собой такой задачи, поэтому вряд ли.
Эксперты NASA протестировали новую систему лазерной связи. Не обошлось без котиков
Лазерная связь обладает рядом преимуществ, включая высокую скорость и энергоэффективность, но сталкивается с вызовами. Лазерную связь успешно протестировали на расстоянии в 226 миллионов километров. Однако установка космической связи на основе лазеров сопряжено с рядом технических -первых, лазерный свет формирует достаточно узкий лучи. Летный лазерный приемопередатчик для демонстрации технологии оптической связи в глубоком космосе (DSOC) в JPL в апреле 2021 года.
НАСА тестирует двустороннюю высокоскоростную лазерную систему космической связи
| Российские разработчики представили проект лазерной связи в космосе | NASA впервые запускает в тестовом режиме инновационную лазерную связь. |
| Что за эксперимент с космической лазерной связью задумали в России? | Аргументы и Факты | Задача связи на таких дистанциях требует астрономической точности, но, в случае успеха, сулит огромные преимущества, поскольку лазерный свет имеет более короткие длины волн. |
| «Роскосмос» проведет эксперимент по лазерной связи в 2023 году — Реальное время | С точки зрения эффективности лазерная связь позволяет добиться роста скорости передачи данных в 10—100 раз, если сравнивать с применяемой сейчас. |
Российские разработчики представили проект лазерной связи в космосе
Это важный аспект, так как, отмечают исследователи, существующая технология ограничена природными факторами. На оборудование воздействуют, например, такие факторы, как ветер и незначительные вибрации. Однако в новой работе авторы уверяют, что переданный ими лазерный сигнал оказался даже более стабильным, чем атомные часы. Для достижения такого эффекта команда использовала множество различных тонких настроек, включая контроль температуры, шумоподавление и автоматическую регулировку удерживающих оборудование устройств. Сам лазерный луч был отправлен из окна пятого этажа здания, расположенного от конечной цели - площадки, на расстоянии 1,2 километра. На этой площадке было установлено специальное зеркало, которое отразило луч и вернуло его обратно к источнику.
Лазерную связь можно сравнить с использованием лазерной указки для отправки сообщений, где каждый вспышка лазера представляет определенную информацию. Надо сказать, что быстрая и стеабильная связь крайне важна для будущего освоения связи.
В настоящее время люди не покидают пределы земной орбиты, на которой находится МКС, поэтому радиосвязи пока достаточно для задач, которые стоят перед астронавтами. Беспилотные миссии, разумеется, передают данные с гораздо большего расстояния. Для этих целей используют электромагнитные волны. Однако эту связь все равно нельзя назвать идеальной. Даже при максимальной скорости передачи данных, которая составляет 5,2 мегабит в секунду космический аппарат Mars Reconnaissance Orbiter MRO передает все данные своего самописца в течение более 7 часов. Лазерный приемо-передатчик DSOC В будущем наверняка потребуется стабильная и быстрая связь сквозь глубокий космос. Например, она необходима будет для видеотрансляции в реальном времени или быстрой передачи изображений высокой четкости.
Например, более эффективная связь будет нужно для во время пилотируемых миссий на Марс.
В целом, лазерные станции обеспечивают проведение следующих видов первичных измерений: поиск и обнаружение космических объектов КО по отражённому солнечному излучению; измерение угловых координат КО, в том числе астрометрическим методом по отношению к опорным звёздам ; измерение фотометрических параметров сигнатур по отражённому солнечному излучению и их изменений во времени; наведение лазерного луча, сканирование лазерным лучом и обнаружение отражённого лазерного излучения от КА с ретрорефлекторами; высокоточное измерение наклонной дальности до космических аппаратов, оснащённых ретрорефлеторными системами; получение видовой информации изображений КО с применением адаптивных оптических систем. В максимальной комплектации российские лазерные станции имеют в своём составе четыре измерительных канала: дальномерный, угломерный, фотометрический и адаптивный для получения детальных изображений КА. Кроме того, в составе станций имеется метеоаппаратура, предназначенная для определения параметров атмосферы и коррекции результатов измерений по условиям распространения сигналов, аппаратура единого времени, обеспечения электропитания, безопасности информации и укрытие.
В настоящее время LCRD демонстрирует преимущества лазерной ретрансляции на геосинхронной орбите 22000 мили от Земли для дальнейшего совершенствования лазерных возможностей НАСА путем передачи данных и проведения экспериментов между двумя наземными станциями. Эта демонстрация покажет, как лазерная связь может принести пользу миссиям ОСЗ. 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.
Лазерный интернет: как оптическая связь изменит всю авиацию
Лазерная связь позволяет передавать в 1 000 раз больше данных за единицу времени с в 10 раз большей скоростью. Особое преимущество лазерная связь имеет в том случае, когда, кроме данных ЛВС, требуется передача телефонного потока ИКМ30. NASA передало информацию к зонду Psyche, который отправляется к астероиду Психея, с помощью лазерной системы связи.