Лазерная система связи
Уже в первых испытаниях ученые смогли посылать на космический аппарат потоковое видео высокого разрешения, и лунный спутник отправлял его обратно на Землю. Источник: NASA

«Мы даже не рассчитывали на такие результаты, — признался Дон Корнуэлл, менеджер проекта космической связи в Центре космических полетов НАСА. — Мы справедливо рассчитывали, что работа будет выполнена на высоком уровне, но получили результаты, значительно превосходящие ожидания. Все системы работали лучше, чем мы думали. Фактически испытания прошли без единой помарки».

Успех испытаний дает основания рассчитывать, что лазерная технология связи станет важным конструктивным элементом системы предоставления доступа в Интернет в космосе.

«Это только начало, — заявил Корнуэлл. — Я думаю, мы можем применять эту технологию в сетях, нечувствительных к задержкам».

Тестирование высокоскоростной лазерной коммуникационной системы проводилось в течение месяца на базе лунного космического аппарата Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE).

Если характеристики системы будут соответствовать запланированным, аналогичные лазерные системы смогут заменить средства радиосвязи. Это позволит в будущем повысить скорость обмена данными со спутниками, а также с автономными и пилотируемыми кораблями, отправляющимися в экспедиции в далекий космос.

Лазерные системы связи дадут астронавтам и системам автономных космических аппаратов, подобных марсоходу Curiosity, или лунным орбитальным станциям возможность получать и отправлять большие объемы данных, где бы они ни находились: на Земной орбите, на Луне или на далеком астероиде.

Значение обмена данными в исследованиях космоса огромно. Космические аппараты и астронавты должны проводить измерения, фотографировать и делать видеозаписи далеких космических объектов, например планет или астероидов. Однако, если скорость передачи данных является узким местом миссии и передача данных на Землю будет затруднена, такая миссия может оказаться лишенной смысла.

Мощная магистраль данных, которую можно будет реализовать с помощью лазерной технологии, приобретет особую важность, когда космические экспедиции будут отправляться все дальше в глубины космоса.

Корнуэлл сообщил, что аппарат LADEE провел первое испытание лазерной системы связи 17 октября. За этим испытанием последовали еще три. Во всех испытаниях система продемонстрировала превосходные результаты.

Лазерный луч посылался с одной из трех наземных станций на корабль, находящийся на лунной орбите. Этот корабль, габаритами не превышающий человека высокого роста, способен ретранслировать входящий трафик на скорости 29 Мбит/с. Скорость исходящего трафика от корабля на Землю составляет 622 Мбит/с. Это в шесть раз выше скорости радиосвязи с Луной.

Корнуэлл отметил также, что полоса пропускания лазерной системы связи может, как показали испытания, до шести раз превышать пропускную способность радиоканалов. Оборудование, требуемое для организации такого вида связи, весит вполовину меньше и потребляет на 25% меньше энергии. Это огромное преимущество, поскольку вес космического аппарата важен при запуске, а сохранение энергии — для последующей автономной работы.

«Эта технология откроет множество новых возможностей, — заявил Корнуэлл. — Сократив вдвое вес какой-то части оборудования, можно оснастить корабль дополнительной аппаратурой или увеличить запас топлива для более продолжительной работы на орбите. Но самым важным преимуществом становится возможность посылать на Землю большие объемы данных, где бы вы ни находились».

Он сообщил, что уже в первых испытаниях ученые смогли посылать на космический аппарат потоковое видео высокого разрешения, и лунный спутник отправлял его обратно на Землю.

«Мы могли организовать передачу со спутника до 30 каналов видео высокого разрешения, — рассказал Корнуэлл. — Такие технические возможности позволяют, например, развернуть систему телеприсутствия. В будущем экспедиции на Луну или астероиды станут пилотируемыми. Астронавтам может потребоваться врачебный осмотр или помощь в ремонте каких-либо систем, и они смогут получить ее в форме видео высокого разрешения. Марсоходы смогут посылать с помощью системы лазерной коммуникации видео поверхности Красной планеты в высоком разрешении».

Марс в тысячу раз дальше от Земли, чем Луна, но пока нет никаких оснований утверждать, что данная технология не способна работать с расстояниями подобного масштаба.

«Радиосвязь практически достигает предела своих возможностей, — отметил Корнуэлл. — Радиосвязь с Марсом — это максимум 6 Мбит/с в благоприятные периоды, когда планеты находятся на минимальном отдалении. Но, как правило, пропускная способность еще меньше. Лазерная система связи будет доставлять с Земли на Марс до 250 Мбит/с».

В 2017 году НАСА планирует развернуть демонстрационную систему лазерных ретрансляторов, на базе которых в течение трех-пяти лет будут проводиться испытания на околоземной орбите.

Космический аппарат LADEE был выведен на орбиту Луны в начале сентября для изучения Луны и лунной атмосферы. Аппарат оснащен тремя подсистемами для сбора данных о химическом составе лунной атмосферы. Зонд будет также захватывать и анализировать частицы лунной пыли, находящиеся в лунной атмосфере.

Ученые рассчитывают, что эти сведения помогут им получить представление о составе Меркурия, астероидов и естественных спутников других планет.