Ученые научились передавать данные через лазерный луч

02 августа 2013

Две следующие космические экспедиции будут использовать для передачи информации на Землю лазер вместо радиоволн.

Два космических аппарата, запуск которых намечен на ближайшие недели, должны осуществить настоящую революцию в мире коммуникаций благодаря способу, которым они будут осуществлять связь с Землёй. Для передачи данных на огромные расстояния будут использованы лазеры, пишет корреспондент Mediasat.

На 5 сентября NASA назначила старт LADEE, название которого расшифровывается как Исследователь лунной атмосферы и лунной пыли. Аппарат LADEE – автоматический космический аппарат, который будет доставлен на окололунную орбиту для сбора и передачи на Землю информацию об атмосфере Луны, условиях вблизи её поверхности, а также воздействии лунной пыли.

Гораздо раньше, 25-го июля, Европейское космическое агентство ESA в рамках проекта Alphasat, запускает в космос спутник. Аппарат, главным образом, будет использоваться международной компанией сотовой связи Inmarsat, которая планирует с его помощью получить больше каналов. Однако помимо этого данный спутник также будет иметь специальный оптический коммуникационный терминал, который будет собирать данные с различных научных спутников и передавать их на Землю.

Оба этих космических аппарата для передачи и получения информации будут использовать лазеры вместо радиоволн. Несмотря на то, что используемые сегодня для связи с космическими аппаратами радиоволны сверхвысокой частоты позволяют передавать сотни мегабитов информации в секунду, лазер использует спектр ещё более высоких частот, что позволит ежесекундно передавать уже гигабайты информации.

Научные издания также отмечают, что в то время как диапазон радиоволн забит довольно плотно и тщательно расписан между разными службами, диапазон оптических волн пока ещё практически свободен и не регулируется, что позволит избежать проблем, связанных с нехваткой свободных каналов связи.

Спутник Alphasat от ESA будет снабжён лазерным терминалом, разработанным немецкой компанией Tesat-Spacecom для связи между спутниками. Помещённый на геостационарную орбиту, спутник Alphasat расширит рамки лазерного терминала до десятков тысяч километров.

Это позволит осуществлять высокоскоростную передачу данных между низкой опорной орбитой (LEO) и геостационарной орбитой (GEO), что значительно расширит возможности наземных астрономических служб.

Впрочем, несмотря на то, что лазеры, установленные на спутнике Alphasat, смогут без проблем обеспечивать передачу информации в космосе, между космическими аппаратами, передача с их помощью информации на Землю будет затруднена. Это связано с тем, что для передачи информации данная система использует изменение частоты лазерного луча. Такой тип модуляции сигнала защищён от влияния солнечного излучения, однако неустойчив против волнений земной атмосферы.

Миссия LADEE от NASA будет использовать другой принцип лазерной передачи данных. Вместо изменения частоты лазерного луча будет использовано изменение её амплитуды. Модулированный таким образом лазерный сигнал менее подвержен влиянию атмосферных помех.

Главной задачей будет научиться точно направлять очень тонкий лазерный луч с LADEE прямо на антенну наземной станции с расстояния примерно 238 900 миль, при чём – в процессе движения космического аппарата. Это сравнимо, пожалуй, с попыткой игрока в гольф попасть мячиком в лунку с расстояния в пять миль. Ошибка в фокусировке луча будет означать неустойчивость сигнала, а то и полную потерю связи.

Если удастся достигнуть точного направления луча, в чём уверены инженеры NASA, будущие космические экспедиции получат возможность использовать лазер для организации связи космических аппаратов с Землёй в режиме реального времени, передачи больших объёмов информации и даже трёхмерного видео в режиме высокой чёткости.

«Это волнующий момент для космической связи», - говорит Дональд Корнуэлл, менеджер миссии LLCD в центре космических полётов Горддара при NASA, - «Мы находимся на пороге невиданного доселе в истории NASA скачка в сфере технологий связи».