NASA’nın derin uzay optik iletişimi hakkında bilmeniz gereken 5 şey

Psyche misyonuyla 12 Ekim’de fırlatılması planlanan DSOC, kurumun derin uzaydan daha yüksek veri hızları iletmesine olanak tanıyan teknolojileri gösterecek.

NASA’nın öncü Derin Uzay Optik İletişimi (DSOC) deneyi, Mars kadar uzaklardan lazer veya optik iletişimin ilk gösterimi olacak. 12 Ekim Perşembe günü NASA’nın Psyche misyonuyla aynı adı taşıyan, metal açısından zengin bir asteroide fırlatılacak olan DSOC, gelecekteki görevlerin daha yoğun bilimsel veriler iletmesine ve hatta Kızıl Gezegenden video akışına olanak sağlaması için tasarlanan temel teknolojileri test edecek.

Bu son teknoloji gösterimi hakkında bilmeniz gereken beş şey:

1. DSOC, NASA’nın lazerlerin derin uzaydan veri aktarımını nasıl artırabileceğini ilk kez test edecek.

Şimdiye kadar NASA, ayın ötesine giden görevlerde iletişim kurmak için yalnızca radyo dalgalarını kullanıyordu. Veri talebi arttıkça fiber optiklerin Dünya’daki eski telefon hatlarının yerini alması gibi, radyo iletişiminden optik iletişime geçiş, güneş sistemi genelinde veri hızlarının artmasına olanak tanıyacak ve şu anda en son teknolojiye sahip sistemlerin kapasitesinin 10 ila 100 katı olacak. uzay aracı tarafından kullanılır. Bu, daha yüksek çözünürlüklü bilim araçlarını desteklemenin yanı sıra gelecekteki insan ve robotik keşif görevlerine daha iyi olanak tanıyacak.

2. Teknoloji demosu hem uzaydaki hem de dünyadaki ekipmanları içeriyor.

DSOC uçuş lazer alıcı-vericisi, NASA’nın Psyche uzay aracına eklenen bir deneydir, ancak Psyche, görev operasyonları için geleneksel radyo iletişimine güvenmektedir. Lazer alıcı-verici, hem Dünya’ya yüksek hızlı veri göndermek için yakın kızılötesi bir lazer vericiye hem de Dünya’dan gönderilen bir lazer ışınını almak için hassas bir foton sayma kamerasına sahiptir. Ancak alıcı-verici teknoloji gösterisinin sadece bir kısmı.

Dünya üzerinde derin uzay optik iletişimi için özel bir altyapı bulunmadığından, DSOC amaçları doğrultusunda iki yer teleskopu, uçuş lazer alıcı-vericisi ile iletişim kuracak şekilde güncellendi. NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı operasyon ekibine ev sahipliği yapacak ve yüksek güçlü bir yakın kızılötesi lazer verici, JPL’nin Wrightwood, California yakınlarındaki Table Mountain tesisindeki Optik İletişim Teleskop Laboratuvarı ile entegre edildi. Verici, DSOC’nin uçuş alıcı-vericisine modüle edilmiş bir lazer sinyali gönderecek ve geri dönen lazer ışınının Dünya’ya doğru bir şekilde hedeflenebilmesi için bir işaret veya işaretleme referansı olarak hizmet edecek.

Uçuş alıcı-vericisinden gönderilen veriler, Caltech’in San Diego County, Kaliforniya’daki Palomar Gözlemevi’nde bulunan ve özel bir süper iletken, yüksek verimli dedektör dizisiyle donatılmış 200 inçlik (5,1 metre) Hale Teleskobu tarafından toplanacak.

3. DSOC benzersiz zorluklarla karşılaşacak.

DSOC, Psyche’nin asteroit kuşağına yaptığı altı yıllık yolculuğun ilk iki yılında, 240 milyon mil (390 milyon kilometre) kadar (güneş ile Dünya arasındaki mesafenin iki katından fazla) mesafelere ilişkin verilerin yüksek hızda aktarımını göstermeyi amaçlıyor. .

Psyche gezegenimizden uzaklaştıkça, lazer foton sinyali daha da zayıflayacak ve bu da verilerin şifresini çözmeyi giderek zorlaştıracak. Ek bir zorluk olarak, fotonların hedeflerine ulaşması daha uzun sürecek ve teknoloji demosunun en uzak mesafesinde 20 dakikadan fazla bir gecikme yaratacak. Fotonlar hareket ettikçe Dünya’nın ve uzay aracının konumları sürekli değişeceğinden, DSOC yer ve uçuş sistemlerinin, fotonlar hareket ettiğinde yer alıcısının (Palomar’da) ve uçuş alıcı-vericisinin (Psyche’de) nerede olacağını işaret ederek telafi etmesi gerekecektir. varmak.

4. Lazerlerin hedefte olmasını ve derin uzaydan yüksek bant genişliğine sahip verilerin alınmasını sağlamak için en son teknolojiler birlikte çalışacak.

Uçuş lazer alıcı-vericisinin ve yer tabanlı lazer vericinin büyük bir hassasiyetle işaret etmesi gerekecektir. Hedeflerine ulaşmak, para hareket halindeyken bir mil öteden bir kuruş vurmaya benzer. Bu nedenle alıcı-vericinin uzay aracı titreşimlerinden yalıtılması gerekiyor, aksi takdirde lazer ışınını hedeften saptırabilir. Başlangıçta Psyche, uçuş alıcı-vericisini Dünya yönüne doğru yönlendirecek ve Masa Dağı yukarı bağlantı işaret lazeri tarafından desteklenen uçuş alıcı-vericisindeki otonom sistemler, aşağı bağlantı lazer sinyalinin Palomar Gözlemevi’ne yönlendirilmesini kontrol edecek.

Hale Teleskobu’na entegre edilmiş, JPL tarafından geliştirilen, kriyojenik olarak soğutulmuş, süper iletken bir nanotel foton sayma dizisi alıcısıdır. Cihaz, sinyalin kodunun çözülebilmesi amacıyla tek fotonların varış zamanını kaydetmek için yüksek hızlı elektroniklerle donatılmıştır. DSOC ekibi, onlarca ila yüz milyonlarca kilometreye kadar iletilecek olan zayıf lazer sinyallerinden bilgi sıkıştırmak için yeni sinyal işleme teknikleri bile geliştirdi.

5. Bu NASA’nın en son optik iletişim projesidir.

2013 yılında NASA’nın Ay Lazer İletişim Gösterisi, Dünya ile ay arasındaki rekor düzeydeki yukarı bağlantı ve aşağı bağlantı veri hızlarını test etti. 2021’de NASA’nın Lazer İletişim Rölesi Gösterisi, uzay aracının iletişim kurmak için Dünya ile doğrudan bir görüş hattına ihtiyaç duymaması için sabit yörüngeden yüksek bant genişliğine sahip optik iletişim rölesi yeteneklerini test etmek için başlatıldı. Ve geçen yıl, NASA’nın TeraByte InfraRed Delivery sistemi şimdiye kadarki en yüksek veri hızını alçak Dünya yörüngesindeki bir uydudan yer tabanlı bir alıcıya indirdi.

DSOC, optik iletişimi derin uzaya taşıyor, ayın ötesinde yüksek bant genişliğine sahip iletişimin önünü açıyor ve bugüne kadarki tüm optik iletişim testlerinden 1000 kat daha uzağa gidiyor. Başarılı olursa, teknoloji insanlığın bir sonraki dev sıçramasını desteklemeye yardımcı olacak yüksek çözünürlüklü görüntülerle akışlı yüksek veri hızlı iletişimlere yol açabilir: NASA Mars’a astronot gönderdiğinde.