Чупещо рекордите съобщение с лазерен лъч достига Земята от 16 млн. км

З емята получи за първи път послание с лазерен лъч далеч отвъд Луната - постижение, което може да промени начина, по който космическите кораби комуникират.

В най-далечната досега демонстрация на този тип технология за оптична комуникация, Deep Space Optical Communications (DSOC), пътуваща с космическия кораб на НАСА Psyche, излъчи инфрачервен лазер, кодиран с тестови данни от позицията си на около 16 милиона километра разстояние, до телескопа Хейл в обсерваторията Паломар на Калтех в Калифорния, което е около 40 пъти по-далеч от разстоянието между Луната и Земята.

DSOC е двугодишна технологична демонстрация, свързана с операцията на космическия кораб Psyche, докато той си проправя път към основната си цел - астероида Psyche. Демонстрацията постигна „първа светлина“ на 14 ноември, според Лабораторията за реактивни двигатели на НАСА (JPL), която управлява и двете мисии, благодарение на невероятно прецизни настройки, при които неговият лазерен приемо-предавател е заключен към мощния лазерен фар на JPL в неговата обсерватория Table Mountain, което позволи на трансивъра на DSOC да насочи своя лазер за връзка към обсерваторията на Caltech на 130 километра.

Record-Breaking Laser Beam Message Reaches Earth From 16 Million Kilometers Awayhttps://t.co/uSYOAfkgBi

— IFLScience (@IFLScience) December 16, 2023

„Постигането на „първа светлина“ е един от многото важни етапи на DSOC през следващите месеци, проправяйки пътя към нов вид комуникации с по-висока скорост на предаване на данни. По този начин ще е възможно да се изпраща научна информация, изображения с висока разделителна способност, както и поточно видео в подкрепа на следващия гигантски скок на човечеството - изпращане на хора до Марс“, каза в изявление Труди Кортес, директор на технологичните демонстрации в централата на НАСА.

Оптичните комуникации са били използвани за изпращане на съобщения от околоземна орбита и преди, но това е най-далечното разстояние досега, постигнато с лазерни лъчи. Лазерният лъч от фотони се движи в една и съща посока при една и съща дължина на вълната. Лазерната комуникация може да предава огромни количества данни с безпрецедентни скорости, като събира данни в трептенията на тези светлинни вълни, кодирайки оптичен сигнал, който може да пренася съобщения до приемник чрез инфрачервени (невидими за хората) лъчи.

НАСА обикновено използва радиовълни, за да комуникира с мисии, по-далече от Луната. И двата вида комуникации се случват посредством електромагнитни вълни за предаване на данни, но предимството на лазерните лъчи е, че много повече данни могат да бъдат събрани в много по-плътни вълни. Според НАСА, технологичната демонстрация на DSOC има за цел да покаже скорости на предаване между 10-100 пъти по-високи от настоящите най-добри системи за радиокомуникация.

Разрешаването на проблема с предаването на повече данни ще позволи на бъдещите мисии да носят научни инструменти с много по-висока разделителна способност, както и ще позволи по-бърза комуникация при потенциални мисии в дълбокия космос - видео потоци на живо от повърхността на Марс, например.

„Оптичната комуникация е благодат за учените и изследователите, които винаги искат повече информация от своите космически мисии и ще даде възможност за човешкото изследване на дълбокия космос“, каза д-р Джейсън Мичъл, директор на отдела за напреднали комуникационни и навигационни технологии в програмата на НАСА за космически комуникации и навигация . „Повече данни означава повече открития.“

Има обаче някои предизвикателства, които първо трябва да бъдат разрешени. Колкото по-голямо разстояние трябва да измине оптичната комуникация, толкова по-трудно става, тъй като изисква огромна прецизност за насочване на лазерния лъч. Освен това сигналът на фотоните ще става все по-слаб и ще отнема повече време, за да достигнат местоназначението си, което в крайна сметка ще доведе до забавяне на комуникацията.

По време на теста на 14 ноември на фотоните им бяха нужни около 50 секунди, за да пропътуват разстоянието от Psyche до Земята. Докато Psyche достигне най-отдалечената си точка, ще отнема около 20 минути, за да се върнат данните обратно - това е достатъчно време, за да се преместят и Земята, и космическият кораб, така че лазерите и на двете места да трябва да се настройват за тази промяна на позициите.

Досега демонстрацията на рекордната технология е много успешна. „Това беше страхотно предизвикателство и имаме още много работа за вършене, но за кратко време успяхме да предадем, получим и декодираме някои данни“, каза Меера Шринивасан, ръководител на операциите за DSOC в JPL.

Или, както каза Аби Бисвас, проектен технолог за DSOC в JPL: „Ние успяхме да обменим „късчета светлина“ от и към дълбокия космос.“ Обменът на частици светлина към и от дълбокия космос може да промени бъдещето на начина, по който общуваме по време на изследването на космоса.