Лазерная система OPALS — новый уровень космических коммуникаций

Лазерная система OPALS

В интeрнeт-кoммуникaцияx eсть прoблeмa, нaзывaeмaя «прoблeмoй пoслeднeй пoлoвины мили». Этa прoблeмa вoзникaeт в связи с тeм, чтo в бoльшинствe случaeв кoнeчныe пoльзoвaтeли пoдключaются к oбoрудoвaнию прoвaйдeрa, связанного с высокоскоростными оптическими каналами, посредством старомодных медных проводов, и эта проблема становится причиной ограничения скорости подключения.

В области космических коммуникаций существует подобная проблема, которую можно назвать «проблемой последних 250 миль» и которая служит причиной медленной, ненадежной связи с бортом Международной космической станции (МКС), другими космическими аппаратами на околоземной орбите и в дальнем космическом пространстве. Для решения этой проблемы специалистами НАСА в рамках проекта Optical Payload for Lasercomm Science (OPALS) разработана новая лазерная коммуникационная метода, использование которой, по предварительным расчетам, сможет повысить скорость канала связи с МКС и другими космическими кораблями в 10-100 раз.

Лазерная система OPALS

Если вы считаете, что понятия «космос» и «лазеры» незыблемо связаны друг с другом, то вы глубоко заблуждаетесь. В настоящее время лазеры в космосе используются разве что для расстрела камней на Марсе, ни о каких лазерных космических коммуникациях на расстояния в тысячи, десятки, сотни тысяч и миллионы километров речи пока не идет. Правда, в 1962 году ученые заставили лазерный луч отразиться от Луны, но они нацеливали лазер на специальный отражатель, доставленный на Луну одним из исследовательских аппаратов программы Apollo. А все нынешние космические коммуникации и по сей день используют ненадежные и капризные радиоволны.

Но область космических полетов и исследований переживает в настоящее время нечто вроде бума, в нее вкладываются самые последние достижения науки и техники, этому в достаточно большой мере способствует то, что к космосу начали проявлять повышенный интерес многие частные компании. Поскольку космические технологии и космическая умелость развиваются семимильными шагами, коммуникационные технологии не должны отставать от общего уровня для того, чтобы справиться с увеличивающимися потоками информации, передаваемой в мироздание и обратно. И обычные коммуникационные радиоканалы на этом фоне выглядят подобно допотопному телеграфу по сравнению с современным мобильным телефоном. Для решения возникающего, точнее, давно уже возникшего узкого места, требуются новые решения, и в случае системы OPALS — это лазеры.

система OPALS

«Система OPALS представляет собой первую экспериментальную площадку для разработки технологий лазерных космических коммуникаций, а Международная космическая станция будет выступать в роли полигона для испытаний системы OPALS» — рассказывает Майкл Кокоровский (Michael Kokorowski), руководитель проекта OPALS и сотрудник Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory, JPL), — «Будущие лазерные коммуникационные системы, которые будут разработаны на базе технологий OPALS, смогут обеспечить обмен большими объемами информации, что устранит узкое место, которое в некоторых случаях сдерживает научные исследования и коммерческие предприятия».

Система OPALS представляет собой герметичный контейнер, в котором находится электроника, посредством оптического кабеля связанная с лазерным приемно-передающим устройством. В состав этого устройства входит лазерный коллиматор и камера слежения, установленные на подвижной платформе. После доставки контейнер и передатчик будут установлены на станции и начнется 90-дневная программа полевых испытаний системы.

программа полевых испытаний системы

С Земли специалистами лаборатории Optical Communications Telescope Laboratory в сторону космической станции будет послан луч лазерного света, который выступит в качестве маяка. Оборудование системы OPALS, уловив таковой сигнал, с помощью специальных приводов нацелит свой передатчик на наземный телескоп, который будет служить в качестве приемника, и передаст разделенный сигнал. В случае отсутствия помех на пути распространения лучей лазерного света коммуникационный канал будет установлен и по нему начнется передача видео- и телеметрической информации, которая в каждый раз будет продолжаться порядка 100 секунд.

«Все это выглядит достаточно просто, но на самом деле все обстоит иначе. В качестве сравнения можно привести то, что это эквивалентно попытке попасть на ходу с расстояния в 10 метров лучом лазерной указки и высчитать его на точке, размером меньше диаметра человеческого волоса» — рассказывает Богдан Оайда (Bogdan Oaida), инженер программы OPALS, — «А игра стоит свеч. Полоса пропускания лазерного канала намного шире полосы пропускания радиоканала и за то короткое время, пока будет установлен лазерный канал, через него можно будет передать гораздо больше данных, чем через радиоканал за целые сутки».

Лазерная система OPALS — новый уровень космических коммуникаций
Ваша оценка!


Читайте также:

Поделиться с друзьями