Научные инструменты, используемые в космических полетах, все чаще требуют более высоких скоростей связи для передачи собранных данных обратно на Землю или для поддержки приложений с высокой скоростью передачи данных, таких как видеопотоки высокой четкости. Оптическая связь, также называемая «лазерком», – это новая технология, при которой данные отправляются с помощью лазерных лучей.
Это обещает гораздо более высокие скорости передачи данных, чем те, которые достижимы с текущими радиочастотными (RF) передачами, и имеет то преимущество, что он работает в полосе частот, которая в настоящее время не регулируется Федеральной комиссией по связи.
«Оптическая связь может изменить правила игры», – сказал руководитель миссии Мэтт Абрахамсон. "Прямо сейчас многие из наших миссий в дальний космос обмениваются данными со скоростью от 200 до 400 килобит в секунду.«OPALS продемонстрирует скорость до 50 мегабит в секунду, а будущие системы оптической связи в дальнем космосе будут обеспечивать скорость более одного гигабита в секунду с Марса.
«Это похоже на переход от коммутируемого доступа к DSL», – добавил системный инженер проекта Богдан Оайда. "Наша способность генерировать данные значительно превзошла нашу способность передавать их по нисходящим каналам.
Представьте, что вы пытаетесь скачать фильм дома через модем. По сути, это та же проблема в космосе, говорим ли мы о низкой околоземной орбите или глубоком космосе."
OPALS планируется запустить на борту ракеты SpaceX Falcon 9 в рамках миссии по доставке грузов на космическую станцию.
Полезная нагрузка будет внутри грузового космического корабля Dragon. После развертывания OPALS будет проводить испытания передачи в течение почти трех месяцев с возможностью более длительной миссии.
После того, как капсула Dragon стыкуется со станцией, OPALS будет извлечен роботом из ствола Dragon, а затем манипулирован роботизированной рукой для размещения на внешней стороне станции. Это первое исследование, разработанное в JPL, запущенное на ракете SpaceX Falcon.
Демонстрация технологии была задумана, разработана, построена и протестирована в JPL инженерами на раннем этапе своей карьеры, чтобы получить опыт создания космического оборудования и разработки системы сквозной связи.
Система использует в основном коммерческое стандартное оборудование и включает электронику в герметичный контейнер. «Мы не были так ограничены массой, объемом или мощностью в этой миссии, как затратами», – сказал Абрахамсон, и этот подход позволил снизить затраты на разработку при эффективном графике.
Когда космическая станция вращается вокруг Земли, наземный телескоп отслеживает ее и передает лазерный луч на OPALS. Поддерживая блокировку радиомаяка восходящей линии связи, полетная система орбитального прибора будет передавать модулированный лазерный луч по нисходящей линии с форматированным видео. Каждая демонстрация или испытание будет длиться примерно 100 секунд, поскольку прибор станции и наземный телескоп поддерживают линию прямой видимости.
Он будет использоваться для изучения наведения, сбора и отслеживания очень сильно сфокусированных лазерных лучей с учетом движения космической станции, а также для изучения характеристик оптических линий связи через атмосферу Земли. НАСА также будет использовать OPALS для обучения и обучения персонала работе с системами оптической связи.
Успех OPALS придаст дополнительный импульс оперативной оптической связи в миссиях НАСА. Космическая станция – главная цель для оптических каналов со скоростью несколько гигабит в секунду.
Быстрая лазерная связь между Землей и космическими кораблями, такими как космическая станция или марсоход NASA Mars Curiosity, улучшит их связь с инженерами и учеными на земле, а также с общественностью.
OPALS – это партнерство Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния.; Программа Международной космической станции, базирующаяся в Космическом центре Джонсона в Хьюстоне; Космический центр Кеннеди во Флориде; Центр космических полетов Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама., и Отдел перспективных исследовательских систем в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне.