_ Noua antenă experimentală a NASA urmărește adânc laser spațial

O antenă experimentală a primit atât semnale cu frecvență radio, cât și semnale laser în infraroșu apropiat de la sonda spațială Psyche a NASA, în timp ce călătorește prin spațiul profund. Acest lucru arată că este posibil ca antenele antene uriașe ale Rețelei de spațiu adânc (DSN) a NASA, care comunică cu navele spațiale prin unde radio, să fie adaptate pentru comunicații optice sau laser.

Prin împachetarea mai multor date în transmisii, optice comunicarea va permite noi capacități de explorare a spațiului, sprijinind în același timp DSN-ul pe măsură ce cererea în rețea crește.

Antena hibridă cu radiofrecvență-optică de 34 de metri (112 picioare), numită Deep Space Station 13, are a urmărit laserul downlink de la demonstrația tehnologiei Deep Space Optical Communications (DSOC) a NASA din noiembrie 2023. Transceiver-ul laser de zbor al demonstrației tehnologice se deplasează cu nava spațială Psyche a agenției, care a fost lansată pe 13 octombrie 2023.

The Antena hibridă este situată la complexul de comunicații în spațiul profund Goldstone al DSN, lângă Barstow, California, și nu face parte din experimentul DSOC. DSN, DSOC și Psyche sunt gestionate de Jet Propulsion Laboratory al NASA din California de Sud.

„Antena noastră hibridă a reușit să se blocheze și să urmărească cu succes și fiabil legătura descendentă DSOC încă de la scurt timp după lansarea demonstrației tehnice. ”, a declarat Amy Smith, director adjunct DSN la JPL. „A primit și semnalul de frecvență radio al lui Psyche, așa că am demonstrat pentru prima dată comunicații radio sincrone și frecvență optică în spațiul profund.”

La sfârșitul anului 2023, antena hibridă a transmis date de la 20 de milioane de mile (32 de milioane). kilometri) distanță, la o rată de 15,63 megabiți pe secundă - de aproximativ 40 de ori mai rapid decât comunicațiile cu frecvență radio la acea distanță. La 1 ianuarie 2024, antena a conectat în jos o fotografie de echipă care fusese încărcată pe DSOC înainte de lansarea lui Psyche.

Pentru a detecta fotonii laserului (particule cuantice de lumină), șapte oglinzi segmentate ultra-precise. au fost atașate la interiorul suprafeței curbe a antenei hibride. Semănând cu oglinzile hexagonale ale telescopului spațial James Webb de la NASA, aceste segmente imită deschiderea de colectare a luminii a unui telescop cu deschidere de 3,3 picioare (1 metru). Pe măsură ce fotonii laser ajung la antenă, fiecare oglindă reflectă fotonii și îi redirecționează cu precizie într-o cameră de înaltă expunere atașată la subreflectorul antenei suspendat deasupra centrului antenei.

Semnalul laser colectat. de către cameră este apoi transmis printr-o fibră optică care se alimentează într-un detector de fotoni cu nanofir semiconductor răcit criogenic. Proiectat și construit de Laboratorul de Microdispozitive al JPL, detectorul este identic cu cel folosit la Observatorul Palomar al Caltech din județul San Diego, California, care acționează ca stație la sol pe legătura descendentă a DSOC.

„Este un sistem optic de înaltă toleranță. construit pe o structură flexibilă de 34 de metri”, a declarat Barzia Tehrani, director adjunct al sistemelor de comunicații la sol și manager de livrare pentru antena hibridă la JPL. „Folosim un sistem de oglinzi, senzori precisi și camere pentru a alinia și a direcționa în mod activ laserul din spațiul adânc într-o fibră care ajunge la detector.”

Tehrani speră că antena va fi suficient de sensibilă pentru a detecta semnalul laser. trimis de pe Marte în cel mai îndepărtat punct de Pământ (de 2 ori și jumătate distanța de la Soare la Pământ). Psyche se va afla la acea distanță în iunie în drum spre centura principală de asteroizi dintre Marte și Jupiter pentru a investiga asteroidul bogat în metale Psyche.

Reflectorul cu șapte segmente de pe antenă este o dovadă a conceptului pentru o versiune extinsă și mai puternică cu 64 de segmente – echivalentul unui telescop cu deschidere de 8 metri – care ar putea fi folosită în viitor.

DSOC deschide calea pentru comunicații cu viteză mai mare de date capabile să transmită informații științifice complexe, videoclipuri și imagini de înaltă definiție în sprijinul următorului salt uriaș al umanității: trimiterea oamenilor pe Marte. Demo-ul tehnologic a difuzat recent primul videoclip de definiție ultra-înaltă din spațiul profund la rate de biți record.

Retrofitarea antenelor de radiofrecvență cu terminale optice și construirea de antene hibride special concepute ar putea fi o soluție la actualul lipsa unei infrastructuri optice la sol dedicate. DSN are 14 feluri de mâncare distribuite în facilități din California, Madrid și Canberra, Australia. Antenele hibride s-ar putea baza pe comunicații optice pentru a primi volume mari de date și pentru a utiliza frecvențe radio pentru date cu o lățime de bandă mai puțin intensă, cum ar fi telemetria (informații despre sănătate și poziție).

„De zeci de ani, am adăugat noi frecvențele radio către antenele gigantice ale DSN situate pe tot globul, așa că următorul pas cel mai fezabil este includerea frecvențelor optice”, a spus Tehrani. „Putem avea un singur activ care face două lucruri în același timp: să ne transformăm căile de comunicație în autostrăzi și să economisim timp, bani și resurse.”

(Fluierul)