Deep Space Optical Communications - Deep Space Optical Communications

Schéma architektury plánovaného prototypu Deep Space Optical Communications (DSOC)

Deep Space Optical Communications (DSOC) je laserový vesmírný komunikační systém ve vývoji znamenalo zlepšit komunikační výkon 10 až 100krát oproti současnému stavu rádiová frekvence technologie, aniž by došlo k nárůstu hmotnosti, objemu nebo výkonu.[1] DSOC bude schopen poskytovat vysokou úroveň šířka pásma downlinky zezadu cislunární prostor.

Projekt vede NASA Laboratoř tryskového pohonu (JPL) v Pasadeně v Kalifornii.

Přehled

Budoucí lidské expedice mohou vyžadovat stálý proud snímků ve vysokém rozlišení, živých video kanálů a přenosu dat v reálném čase napříč hluboký vesmír umožnit včasné vedení a aktualizace během cest na dlouhé vzdálenosti.[1] I při maximální datové rychlosti 5,2 megabitů za sekundu (Mb / s) se Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) vyžaduje k přenosu všech svých palubních zapisovačů 7,5 hodiny a 1,5 hodiny k odeslání jediného obrazu HiRISE, který má být zpracován zpět na Zemi. Nové hyperspektrální zobrazovače s vysokým rozlišením kladou na jejich komunikační systém další požadavky a vyžadují ještě vyšší datové rychlosti.[2]

Demonstrace předchůdce této optiky vysílač start je plánován v roce 2022 na palubu robotické NASA Psychika mise studovat obří kovový asteroid známý jako 16 Psyché. Laserové paprsky z kosmické lodi budou přijímány pozemním dalekohledem v Observatoř Palomar v Kalifornii.[3] Laserové paprsky do kosmické lodi budou vyslány z menšího dalekohledu v Table Mtn v Kalifornii.

Design

Tato nová technologie bude využívat pokročilé lasery v blízká infračervená oblast (1,55 um[4]) z elektromagnetické spektrum.[1] Architektura je založena na přenosu laserového majáku ze Země, aby napomohla stabilizaci přímého vidění a směřovala zpět na sestupný laserový paprsek. Kromě toho se pro bezchybnou komunikaci používají efektivní kódy. Systém musí korigovat hluk pozadí (rozptýlené světlo) ze zemské atmosféry a ze slunce.[5] Výkon uplinku se očekává ve vzdálenosti 0,4 292 kbit / s AU.[6] Šířka přenášeného paprsku je nepřímo úměrná použité frekvenci, takže čím kratší použitá vlnová délka, tím užší paprsek lze vytvořit.[2] Šířka pásma pro downlink bude záviset na průměru pozemního dalekohledu a během dne bude menší.[6]

Tři klíčové technologie DSOC vyvinuté pro tento projekt zahrnují:[4][5]

  • izolační a polohovací sestava rušení kosmické lodi s nízkou hmotností pro provoz v přítomnosti vibračního rušení kosmické lodi.
  • vysoce účinný letový laserový vysílač;
  • dvojice vysoce účinných polí detektorů počítání fotonů pro letový optický transceiver a pozemní přijímač (dalekohled).[5]
Datové rychlosti potřebné pro mise v hlubokém vesmíru v nadcházejících desetiletích
Letový laserový vysílačPozemní systémy
Laser: 4 W.
Vlnová délka: 1,55 um		Uplink:
• Dalekohled (1 m)
• Výkon 5 kW
• Vlnová délka 1,064 µm
Dalekohled: otvor 22 cm
Schopný ukazovat až 3 stupně slunce		Downlink:
• 5 m dalekohled
• Funguje ve dne nebo v noci
• Může ukazovat do 12 stupňů od Slunce
Hmotnost: <29 kg[6]
Příkon: <100 W.

Psychika mise

Součástí NASA bude ukázka optické komunikace v hlubokém vesmíru Psychika mise, jehož spuštění je plánováno na polovinu roku 2022. The Psychika kosmická loď prozkoumá kovový asteroid 16 Psyché, dosáhl k pásu asteroidů v roce 2026.[7][8]

Reference

  1. ^ A b C Deep Space Optical Communications (DSOC). Jennifer Harbaugh, Novinky NASA 24. října 2017.
  2. ^ A b Deep Space Communications. NASA, 2017.
  3. ^ Hall, Loura, ed. (18. října 2017). ""Lighten Up "- Deep Space Communications přes Faraway Photons". NASA. Tento článek včlení text z tohoto zdroje, který je v veřejná doména.
  4. ^ A b Deep Space Optical Communications (PDF). Tom Glavich, NASA. 28. července 2015.
  5. ^ A b C Vývoj měnících se her: Deep Space Optical Communications (DSOC) (PDF). Laboratoř tryskového pohonu, NASA.
  6. ^ A b C Deep Space Optical Communications (DSOC) (PDF). Přehled Plakát. Biswas NASA červenec 2014.
  7. ^ David, Leonard (18. října 2017). „Deep Space Communications via Faraway Photons“. Laboratoř NASA / Jet Propulsion Laboratory. Citováno 4. listopadu 2017.
  8. ^ Greicius, Tony (14. září 2017). "Psyche Overview". NASA. Citováno 18. září 2017.