Bu sonbaharda başlatılan NASA’nın Derin Uzay Optik İletişimi (DSOC) projesi, lazerlerin uzay veri iletimini geliştirmedeki yeteneklerini keşfetmeye hazırlanıyor.
NASA daha karmaşık bilimsel verileri iletmek ve hatta video akışı sağlamak için bant genişliğini artırabilecek teknolojileri uzayda ve yerde test ediyor Mars.
Bu sonbaharda fırlatılması planlanan NASA’nın Derin Uzay Optik İletişimi (DSOC) projesi, lazerlerin, uzayda kullanılan mevcut radyo frekans sistemlerinin kapasitesinin çok ötesinde veri aktarımını nasıl hızlandırabileceğini test edecek. Teknoloji gösterisi olarak bilinen DSOC, insanlığın bir sonraki dev sıçramasını desteklemeye yardımcı olacak geniş bant iletişiminin önünü açabilir: NASA, Mars’a astronot gönderdiğinde.
DSOC yakın kızılötesi lazer alıcı-vericisi (veri gönderip alabilen bir cihaz), Ekim ayında aynı adı taşıyan metal açısından zengin bir asteroide fırlatıldığında NASA’nın Psyche misyonuna “geri dönecek”. Yolculuğun ilk iki yılı boyunca, alıcı-verici Güney Kaliforniya’daki iki yer istasyonuyla iletişim kuracak, son derece hassas dedektörleri, güçlü lazer vericileri ve alıcı-vericinin derin uzaydan gönderdiği sinyallerin kodunu çözmek için yeni yöntemleri test edecek.
Derin Uzay Optik İletişimi (DSOC) uçuş alıcı-vericisi, JPL’deki temiz bir odada görüldüğü gibi, Psyche uzay aracında büyük, tüp benzeri bir güneşlik ve teleskopun içinde yer alıyor. Daha önceki bir fotoğraf, ekte, alıcı-verici düzeneğinin uzay aracına entegre edilmeden önceki halini gösteriyor. Kredi bilgileri: NASA/JPL-Caltech
Optik İletişimin Potansiyeli
NASA, uzay ajansının yarım yüzyıldan fazla bir süredir güvendiği radyo dalgalarının bant genişliğini aşma potansiyeli nedeniyle lazer veya optik iletişime odaklanıyor. Hem radyo hem de yakın kızılötesi lazer iletişimleri kullanılır elektromanyetik dalgalar Veri iletmek için, ancak yakın kızılötesi ışık, verileri önemli ölçüde daha sıkı dalgalar halinde paketleyerek yer istasyonlarının aynı anda daha fazla veri almasını sağlar.
NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’nda DSOC’un proje teknoloji uzmanı olan Abi Biswas, “DSOC, bugün uzayda kullanılan en son teknolojiye sahip radyo sistemlerinin veri geri dönüş kapasitesinin 10 ila 100 katını gösterecek şekilde tasarlandı” dedi. “Dünya’ya yakın yörünge ve Ay yörüngesindeki uydular için yüksek bant genişlikli lazer iletişiminin kanıtlandığı kanıtlandı, ancak derin uzay yeni zorluklar sunuyor.”
Derin uzaya doğru her zamankinden daha fazla görev var ve karmaşık bilimsel ölçümler, yüksek çözünürlüklü görüntüler ve video biçiminde geçmiş görevlerden katlanarak daha fazla veri üretmeyi vaat ediyorlar. Dolayısıyla DSOC gibi deneyler, NASA’nın gelecekte uzay aracı ve yer sistemleri tarafından rutin olarak kullanılabilecek teknolojileri geliştirmesine yardımcı olmada çok önemli bir rol oynayacak.
Caltech’in San Diego County, California’daki Palomar Gözlemevi’ndeki Hale Teleskobu, DSOC uçuş alıcı-vericisinden yüksek hızlı veri indirme bağlantısını alacak. Teleskop, bireysel fotonların derin uzaydan gelişini zamanlayabilen yeni bir süper iletken dedektörle donatılmıştır. Kredi bilgileri: Palomar/Caltech
Teknoloji Gösterim Görevleri (TDM) programı direktörü Trudy Kortes, “DSOC, NASA’nın uzaydan veri aktarımını artırma kapasitesine sahip devrim niteliğinde gelişmiş iletişim teknolojileri geliştirme planlarının bir sonraki aşamasını temsil ediyor; bu da ajansın gelecekteki hedefleri için kritik önem taşıyor” dedi. Washington’daki NASA Genel Merkezinde. “Psyche’nin uçuşu sırasında bu teknolojiyi test etme fırsatına sahip olduğumuz için heyecanlıyız.”
Çığır Açan Teknolojiler
Psyche’ye binen alıcı-verici, daha önce hiç uçulmamış bir uçuş da dahil olmak üzere birçok yeni teknolojiye sahiptir. fotonUzay aracının yanından çıkıntı yapan 8,6 inçlik (22 santimetre) açıklıklı bir teleskopa bağlı sayma kamerası. Alıcı-verici, Optik İletişim Teleskop Laboratuvarı tarafından iletilen yüksek güçlü yakın kızılötesi lazer uplink’i bağımsız olarak tarayacak ve ona “kilitlenecek”. JPLWrightwood, Kaliforniya yakınlarındaki Masa Dağı Tesisi. Lazer uplink aynı zamanda alıcı-vericiye gönderilen komutları da gösterecektir.
NASA’nın Uzay İletişimi ve Navigasyonu program yöneticisi Jason Mitchell, “Güçlü yer-uydu hattı lazeri, uzay aracına daha yüksek hızlar sağlamak için bu teknoloji demosunun kritik bir parçası ve yer sistemlerimizdeki yükseltmeler, gelecekteki derin uzay görevleri için optik iletişimi mümkün kılacak” dedi (TARAMA) NASA Genel Merkezinde program.
Yukarı bağlantı lazerine kilitlendikten sonra alıcı-verici, 200 inçlik (5,1 metre) Hale Teleskobunu, Masa Dağı’nın yaklaşık 100 mil (130 kilometre) güneyinde, San Diego County, California’daki Caltech’in Palomar Gözlemevi’nde bulacaktır. Alıcı-verici daha sonra yüksek hızlı verileri Palomar’a iletmek için yakın kızılötesi lazerini kullanacak. Aksi takdirde lazeri hedeften saptırabilecek uzay aracı titreşimleri, alıcı-vericiyi Psyche’ye bağlayan son teknoloji ürünü destekler tarafından sönümlenecektir.
DSOC alıcı-vericisinden yüksek hızlı uydu-yer hattı lazerini almak için Hale Teleskopu yeni bir süper iletken ile donatılmıştır. nanotel tek foton dedektörü toplantı. Düzenek kriyojenik olarak soğutulur, böylece tek bir lazer fotonu (ışık kuantum parçacığı) tespit edilebilir ve varış zamanı kaydedilebilir. Bir darbe dizisi olarak iletilen lazer ışığının, zayıf sinyallerin tespit edilip bilgi çıkarılabilmesi için işlenebilmesinden önce, 200 milyon milden (300 milyon kilometre) daha fazla yol kat etmesi gerekiyor – uzay aracının bu teknoloji demosu sırasında olacağı en uzak mesafe.
DSOC projesi JPL’den Bill Klipstein şunları söyledi: “Yüksek güçlü yukarı bağlantı lazerlerinden alıcı-vericinin teleskopundaki işaretleme sistemine ve gelen tek fotonları sayabilen son derece hassas dedektörlere kadar DSOC’nin her bileşeni yeni teknoloji sergiliyor.” müdür. “Ekibin, çok uzak mesafelerden iletilen bu tür zayıf sinyallerden bilgiyi sıkıştırmak için yeni sinyal işleme teknikleri geliştirmesi bile gerekiyordu.”
Zorluklar ve Yenilikler
İlgili muazzam mesafeler, teknoloji demosu için başka bir zorluk teşkil ediyor: Psyche yolculukları ne kadar uzaksa, fotonların hedeflerine ulaşması o kadar uzun sürecek ve onlarca dakikaya kadar bir gecikme yaratacaktır. Lazer fotonlar seyahat ederken Dünya’nın ve uzay aracının konumları sürekli değişecektir, dolayısıyla bu gecikmenin telafi edilmesi gerekecektir.
Biswas, “Dünya ve Psişe’nin göreceli hareketi ile uğraşırken lazeri doğrultmak ve milyonlarca kilometreyi kilitlemek projemiz için heyecan verici bir zorluk teşkil ediyor” dedi.
Misyon Hakkında Daha Fazla Bilgi
DSOC, NASA’nın Psyche misyonunun lansmanından sonra, 2026’da Mars uçuşuna giderken yaklaşık iki yıl boyunca operasyonları gösterecek. DSOC alıcı-vericisi Psyche uzay aracı tarafından barındırılacak olsa da, teknoloji demosu Psyche misyonu verilerini aktarmayacak. Her projenin başarısı diğerinden bağımsız olarak değerlendirilir.
DSOC bir serinin en sonuncusudur optik iletişim gösterileri TDM ve SCaN tarafından finanse edilmektedir. Caltech’in Pasadena, California’daki bir bölümü olan JPL, NASA’nın Uzay Teknolojisi Misyon Müdürlüğü bünyesinde TDM için DSOC’yi ve ajansın Uzay Operasyonları Misyon Müdürlüğü bünyesinde SCaN’yi yönetmektedir.
Psyche misyonu Arizona Eyalet Üniversitesi tarafından yönetiliyor. JPL, misyonun genel yönetiminden, sistem mühendisliğinden, entegrasyon ve testten ve görev operasyonlarından sorumludur. Psyche, NASA’nın Keşif Programının bir parçasıdır.