Системы лазерной связи упаковывают данные в колебания световых волн в лазерах, кодируя сообщение в оптический сигнал, который передаётся на приёмник через инфракрасные лучи.
Установлен мировой рекорд дальности передачи лазерного сигнала
Точностные характеристики станций: среднеквадратическая погрешность измерения дальности - 3.. Решаются следующие задачи: Дальномерная информация используется для высокоточного определения параметров орбит и координат наземных пунктов в общеземной геоцентрической системе координат, а также для контроля целевых характеристик и координатно-временного обеспечения ГНС ГЛОНАСС; угломерная информация используется для определения орбит космических объектов, в том числе при выведении высокоорбитальных КА на орбиту, а также для реализации однопунктовой схемы вместе с дальностью навигационно-баллистического обеспечения полетов; фотометрическая информация используется для оценки параметров ориентации КА; видовая информация детальные изображения используется для распознавания КА и оценки его развертывания. Таким образом, каждая лазерная станция выполняет не одну, а несколько задач в интересах российских космических программ.
Она известна как демонстрационный модем для пользователей с интегрированной лазерной ретрансляцией на низкой околоземной орбите и терминал усилителя ILLUMA-T. LCRD, находящийся на геостационарной орбите, затем будет передавать сигналы на наземные станции в Калифорнии и на Гавайях. После того, как она прибудет на землю, данные будут переданы команде ILLUMA-T в Центре космических полетов имени Годдарда, чтобы проверить, что они по-прежнему точны и высокого качества на этих скоростях.
Набор измерений, выполняемых лазерными станциями, определяется составом измерительных каналов, который в общем случае различен для каждой из станций. 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.
Прибор размером с холодильник был установлен снаружи японского экспериментального модуля "Кибо". Оба прибора — часть программы космической связи и навигации NASA SCaN, которая должна протестировать то, как технологии лазерной связи могут быть полезны для научных исследований.
Далее специалисты будут проводить эксперименты, которые позволят оптимизировать внедрение новой технологии в проекты NASA, чтобы сделать научные исследования максимально эффективными.
Установлена лазерная связь на расстоянии 16 миллионов километров. Это в 40 раз дальше Луны
SpaceX испытала на орбите два спутника Starlink, оснащенных такими межспутниковыми лазерными связями - об этом сообщили во время стрима по запуску очередной партии Starlink. Она добавила, что, как только SpaceX будет иметь межспутниковую лазерную связь, работающую последовательно по всей сети, "Starlink станет одним из самых быстрых вариантов передачи данных по всему миру.
Добавление лазерной связи к космическим кораблям похоже на переход от коммутируемого доступа к высокоскоростному Интернету. Серия PTD использует обычный коммерческий космический корабль, чтобы обеспечить надежную платформу для эффективного тестирования технологий с минимальным изменением конструкции между запусками. Исторически сложилось так, что для большинства новых миссий космических аппаратов требовались специальные конструкции космических аппаратов, основанные на требованиях к их полезной нагрузке.
Этот шаг столь же затратен и сложен, как переделка автомобиля каждый раз, когда человеку нужно путешествовать. 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.
Затем «Психее» был отправлен обратный сигнал. Тогда на Землю, которая находилась в 31 млн км, было отправлено 15-секундное видео в сверхвысоком разрешении, рассказывает сайт NASA. Теперь аппарат отдалился от дома еще больше, и скорость передачи данных упала.
Когда 8 апреля он снова связался с Землей, это произошло уже на расстоянии 226 млн км. Система лазерной связи подключилась к радиопередачику «Психеи», а затем отослала копию инженерных данных по световому лучу. Кроме того, инженерам впервые удалось скомандовать передатчику начать отправку данных, собранных «Психеей», по оптическому каналу.
Как пишет газета «Страна Росатом», космическая лазерная связь будет передавать информацию по световому каналу с Земли на низкоорбитальные спутники. Большие внешние поля, из-за чего легко перехватить информацию. Забиты уже все радиочастоты, из-за чего получить канал — непростая процедура. Лазерная связь, по словам Григоровича, поможет всё это решить: Частота колебаний высокая, и можно передавать по одному каналу до 100 Гб; Узкая направленность лазерного луча, в космосе он не рассеивается, и перехватить его практически невозможно. Лазерные каналы находятся в той области электромагнитного спектра, которая не регламентируется, и специальных разрешений на её использование получать не придётся.
Луч на Землю: В NASA сообщили о получении лазерного сигнала из космоса
Система лазерной космической связи может быть в 10–100 раз эффективнее существующей радиочастотной технологии. Задача связи на таких дистанциях требует астрономической точности, но, в случае успеха, сулит огромные преимущества, поскольку лазерный свет имеет более короткие длины волн. Технология оптической связи из далекого космоса прошла очередную проверку в эксперименте NASA. Российские учёные и инженеры успешно установили связь с микроспутником «Импульс-1», который был разработан для изучения Солнца и проверки лазерной спутниковой связи. Российские учёные и инженеры успешно установили связь с микроспутником «Импульс-1», который был разработан для изучения Солнца и проверки лазерной спутниковой связи.
Луч на Землю: В NASA сообщили о получении лазерного сигнала из космоса
Организуемый канал лазерной связи имеет высокую защищённость, скрытность и малозаметность. Сеанс связи с зондом состоялся, когда тот был на удалении 226 млн км от Земли, что в полтора раза больше, чем расстояние между Солнцем и Землёй. TBIRD продолжает внедрение оптической связи НАСА, демонстрируя преимущества лазерной связи для околоземных научных миссий.
SpaceLink продемонстрирует лазерную связь с МКС в 2024 году
После того, как она прибудет на землю, данные будут переданы команде ILLUMA-T в Центре космических полетов имени Годдарда, чтобы проверить, что они по-прежнему точны и высокого качества на этих скоростях. Если эксперимент увенчается успехом, НАСА надеется, что лазерная связь может стать регулярной частью операций не только на МКС, но и для сети ближнего космоса, которая будет охватывать спутники, вращающиеся вокруг Земли и Луны, и сети Дальнего космоса.
А научное сообщество получит доступ к беспрецедентному потоку данных между Землей и Луной.
Сегодня космические агентства предпочитают использовать радиостанции в диапазоне S от 2 до 4 гигагерц и Ka от 26,5 до 40 ГГц для связи между космическим аппаратом и центром управления полетами. Диапазон Ka особенно ценится — Дон Корнуэлл, который курирует развитие радио- и оптических технологий в НАСА, называет его «кадиллаком радиочастот», потому что он может передавать до гигабита в секунду и хорошо распространяется в космосе. Способность любого космического корабля передавать данные ограничена некоторыми неизбежными рамками, которые накладывает радиофизика.
Во-первых, радиоспектр конечен, и подходящие для космической связи радиочастоты зачастую активно используются и на Земле. Вторая серьезная проблема заключается в том, что радиосигналы рассеиваются, пролетая сотни тысяч километров в космосе. К тому времени, когда сигнал Ка-диапазона с Луны достигнет Земли, он будет пятном около 2000 километров в диаметре, что сравнимо по площади с Индией.
Из-за этого сигнал станет намного слабее, поэтому вам понадобится либо чувствительный приемник на Земле, либо мощный передатчик на Луне. MAScOT — попытка исследователей из Lincoln Laboratory создать модульную недорогую систему оптической связи, включающую такие приборы, как телескоп с поворотным креплением и специальную подставку для обеспечения безопасности системы в экстремальных условиях запуска ракеты. У систем лазерной связи также есть проблема рассеивания, и к тому же пересекающиеся лучи могут «запутать» данные.
Но лазерный луч, отправленный с Луны, к моменту прибытия на Землю охватит область шириной всего 6 км. Это означает, что вероятность пересечения любых двух лучей значительно ниже. Кроме того, им не придется бороться за частоты в уже переполненном участке спектра.
С помощью лазеров вы можете передавать практически неограниченное количество данных, говорит Корнуэлл. Лазерные лучи настолько узки, что он [почти] не могут мешать друг другу». Более высокие частоты также означают более короткие волны, которые дают больше преимуществ.
Сигналы Ka-диапазона имеют длину волны от 7,5 миллиметров до 1 сантиметра. НАСА планирует использовать лазеры с длиной волны 1550 нанометров — той же, которая используется для наземных оптоволоконных сетей. Действительно, в своем развитии лазерная космическая связь опирается на существующие оптоволоконные технологии.
Более короткие волны и более высокие частоты означают, что в каждую секунду можно упаковать больше данных.
Теперь аппарат отдалился от дома еще больше, и скорость передачи данных упала. Когда 8 апреля он снова связался с Землей, это произошло уже на расстоянии 226 млн км. Система лазерной связи подключилась к радиопередачику «Психеи», а затем отослала копию инженерных данных по световому лучу. Кроме того, инженерам впервые удалось скомандовать передатчику начать отправку данных, собранных «Психеей», по оптическому каналу. Одновременно с передачей информации по радиочастоте лазерные системы передавали часть тех же данных Паломарской обсерватории.
Зонд вновь стал передавать данные о состоянии своих систем.
Сигнал достиг планеты за 101 секунду. На видео запечатлен рыжий кот по кличке Татерс, который гоняется за огоньком лазерной указки. На кадры наложили графику, которая демонстрирует маршрут «Психеи», а также изображение принимавшей сигнал Паломарской обсерватории в Калифорнии и техническую информацию о сеансе связи. В NASA пояснили, что новая система лазерной связи предназначена для передачи данных из глубокого космоса.
Российские учёные наладили связь со спутником, наблюдающим за Солнцем
Лазерные станции используются для решения задач наземного автоматизированного комплекса управления группировкой отечественных космических аппаратов (КА). Лазерная связь будет полезна как для МКС, так и для будущих полетов на Луну и Марс. Новые лазерные системы связи могут обеспечить быструю передачу огромных объемов данных с Луны.
Лазерная связь заменит радио. Испытания на пороге очередного космического прорыва.
В августе 2021 года президент американской компании SpaceX Гвинн Шотвелл заявила , что все новые спутники глобальной системы Starlink получат лазерные терминалы.
Эта возможность известна как лазерная или оптическая связь, хотя эти безопасные для глаз инфракрасные лучи невидимы для человеческого глаза. Системы лазерной связи обеспечивают миссиям повышенную скорость передачи данных, то есть они могут отправлять и получать больше информации за одну передачу по сравнению с традиционными радиоволнами. Кроме того, эти системы легче, гибче и надежнее. Лазерная связь может дополнить радиочастотную связь, которую сегодня использует большинство миссий НАСА.
LCRD — это первая технологическая демонстрация агентством двухсторонней лазерной релейной системы. Эти эксперименты тестируют и совершенствуют лазерные системы — главная цель миссии. Эксперименты, проведенные НАСА, другими государственными учреждениями, академическими кругами и промышленностью, измеряют долгосрочное воздействие атмосферы на сигналы лазерной связи; оценка применимости технологии для будущих миссий; и тестирование возможностей лазерного ретранслятора на орбите. Центр в Гринбелте, штат Мэриленд.
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. Точностные характеристики станций: среднеквадратическая погрешность измерения дальности - 3..
Специалисты считают лазерную связь настоящей революцией в области передачи данных. Из-за высокого спроса на передачу информации посредством радосигналов в традиционной системе давно возникли узкие места. Лазерная связь позволяет передавать в 1 000 раз больше данных за единицу времени с в 10 раз большей скоростью. Перехватить луч практически невозможно. Американские лётчики будут тренироваться на дронах-имитаторах.