Широкополосный канал связи ISS с Землей

Коммуникационная лазерная система, установленная не так давно на ISS, может произвести такую же революцию в области космической связи, как и революция, которая произошла в области наземных коммуникаций, за короткий период шагнувших от крайне медленных технологий dial-up к высокоскоростным оптоволоконным сетям. Floating-Above-The-Earth-1280x1024-28
Лазерная система Optical Payload for Lasercomm Science (OPALS), которая установлена на внешних конструкциях космической станции и которая является весьма перспективной альтернативой традиционным средствам радиосвязи, была неоднократно протестирована, демонстрируя каждый раз высочайшую скорость передачи информации, высокую стабильность и крайне низкий уровень возникновения ошибок передачи.

«Система OPALS послужила демонстрацией того, что космические коммуникационные лазерные системы являются весьма практичными, обеспечивая все возрастающие потребности в скоростях передачи и получения информации из космоса» — рассказывает Мэтью Абрэхэмсон, руководитель миссии OPALS со стороны Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения, — «В качестве дополнительного «бонуса» испытания системы принесли нам множество данных, касающихся физики и особенностей процессов распространения лучей лазера в космосе, в атмосфере Земли и на границе между этими двумя средами. Мы надеемся, что дальнейшая работа над этой технологией позволит нам создать системы высокоскоростной дальней космической связи, которые смогут связать Землю с космическими аппаратами, находящимися гораздо дальше околоземной орбиты. И эти системы имеют огромный шанс стать заменой существующей устаревшей системе дальней космической связи, использующей радиоволны».
20130718_4_2

Оборудование системы OPALS было доставлено на борт космической станции при помощи грузового космического корабля SpaceX Dragon. После установки оборудования в соответствующем месте оно было включено в работу и использовалось для постоянного тестирования лазерной связи. Для минимизации влияния атмосферных возмущений и помех в системе OPALS используются 4 отдельных лазера, передающих одну и туже информацию в направлении приемника от наземной станции Optical Communications Telescope Laboratory’s, находящейся в обсерватории Table Mountain Observatory в горах в Калифорнии.Table_Mountain_Observatory_2
Следующим большим шагом дальнейшего развития системы OPALS и технологии в целом станет ее оснащение системой адаптивной оптики, которая позволит достаточно хорошо компенсировать помехи и искажения, вносимые в сигнал атмосферными явлениями.

«Четыре луча лазера идут с Земли через небо к космической станции. Такой маяк достаточно легко заметить и навестись на него в темноте и при хорошей погоде. В дневное время, особенно при ярком солнечном свете это сделать гораздо труднее. Но мы сейчас работаем над этой задачей и вскоре успешно решим ее при помощи нового специализированного программного обеспечения системы, разработка которого ведется в настоящее время» — рассказывает Мэтью Абрэхэмсон.
20130718_4_4
Оборудование системы OPALS, уловив этот сигнал, с помощью специальных приводов нацелит свой передатчик на наземный телескоп, который будет служить в качестве приемника, и передаст ответный сигнал. В случае отсутствия помех на пути распространения лучей лазерного света коммуникационный канал будет установлен и по нему начинется передача видео- и телеметрической информации.
В качестве примера скорости работы системы OPALS можно привести следующее — в июле, ко дню посадки космического аппарата Apollo на Луну в 1969 году, на космическую станцию было передано высококачественное видео процесса посадки. Передача видео заняла всего 7 секунд, в то время, как при помощи системы радиосвязи для этого потребовалось бы около 12 часов. Во время сеансов лазерной связи с Землей с космической станции передается в среднем от 200 до 300 мегабайт телеметрической и технической информации. Передача такого объема занимает около 20 секунд, в то время как обычным способом он передается за 3 часа.

«Теперь мы имеем возможность обновлять практически в режиме реального времени метеорологические карты и получать массу другой информации от разных спутников на околоземной орбите» — рассказывает Мэтью Абрэхэмсон, — «До того момента, когда мы начали использовать лазерную систему, мы испытали около дюжины разных методов. Эти попытки имели переменный успех и ни один из методов не подошел для его использования на постоянной основе. 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 удержать его на точке, размером меньше диаметра человеческого волоса» — рассказывает Богдан Оайда, инженер программы OPALS, — «Но 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».

Поскольку технология лазерной космической связи будет еще неоднократно совершенствоваться, она будет предоставлять вместе с этим и новые возможности. В недалеком будущем лазерная связь свяжет с Землей не только низкую околоземную орбиту, но и высокую геостационарную орбиту, давая в распоряжение находящихся там космических аппаратов весьма широкополосный канал связи с Землей. А забегая еще дальше можно предположить, что лазерные космические коммуникации со временем протянутся и еще дальше, к Марсу, где сейчас действует достаточно большая группировка космических аппаратов, и к другим еще более далеким планетам, возле которых со временем также появятся исследовательские аппараты.

Работу системы вы можете проверить на новой вкладке «ISS онлайн» в начале страницы, на которой периодически транслируется видео с борта Международной космической связи. Интересующиеся люди уже видели эту трансляцию. Новичкам же будет это интересно!=)

Спасибо!

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.