NASA’nın Derin Uzay Optik İletişim gösterisi 140 milyon milden fazla veri aktarıyor

NASA’nın Psyche uzay aracına binen ajansın Deep Space Optik İletişim teknolojisi gösterisi rekorlar kırmaya devam ediyor. Asteroide bağlı uzay aracı veri göndermek için optik iletişime dayanmasa da, yeni teknoloji bu göreve hazır olduğunu kanıtladı. Lazer iletişim demosu, Psyche’nin radyo frekansı vericisi ile arayüz oluşturduktan sonra, Dünya ile güneş arasındaki mesafenin 1,5 katı olan 140 milyon mil (226 milyon kilometre) uzaklıktan mühendislik verilerinin bir kopyasını gönderdi.

Bu başarı, uzay aracının gelecekte optik iletişimi nasıl kullanabileceğine dair bir fikir veriyor; karmaşık bilimsel bilgilerin daha yüksek veri hızında iletişiminin yanı sıra, insanlığın bir sonraki dev sıçramasını, yani insanları Mars’a göndermeyi desteklemek için yüksek çözünürlüklü görüntü ve video iletişimini mümkün kılıyor.

NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’nda projenin operasyonlarını yöneten Meera Srinivasan, “8 Nisan’daki bir geçiş sırasında yaklaşık 10 dakikalık kopyalanan uzay aracı verilerini aşağı bağladık” dedi. “O zamana kadar Psyche’den aşağı bağlantılarımızda test ve teşhis verileri gönderiyorduk. Bu, optik iletişimin bir uzay aracının radyo frekansı iletişim sistemiyle nasıl arayüz oluşturabileceğini göstermesi açısından proje için önemli bir kilometre taşını temsil ediyor.”

Bu demodaki lazer iletişim teknolojisi, derin uzaydan, günümüzde derin uzay görevlerinde kullanılan son teknoloji ürünü radyo frekans sistemlerinden 10 ila 100 kat daha hızlı veri iletmek üzere tasarlanmıştır.

13 Ekim 2023’te fırlatıldıktan sonra uzay aracı, Psyche asteroitini ziyaret etmek için Mars ve Jüpiter arasındaki ana asteroit kuşağına giderken sağlıklı ve stabil kalıyor.

Beklentileri aşmak

NASA’nın optik iletişim gösterisi, test verilerini uçuş lazer alıcı-vericisinin yakın kızılötesi aşağı bağlantı lazerinden saniyede maksimum 267 megabit (Mbps) hızında iletebildiğini gösterdi; bu, geniş bant internet indirme hızlarıyla karşılaştırılabilecek bir bit hızıdır.

Bu, 11 Aralık 2023’te deneyin 19 milyon mil (31 milyon kilometre, yani Dünya-ay mesafesinin yaklaşık 80 katı) uzaklıktan Dünya’ya 15 saniyelik ultra yüksek çözünürlüklü bir video göndermesiyle gerçekleşti. Video, Arizona Eyalet Üniversitesi’nin Psyche Inspired sanat eserinin dijital versiyonları da dahil olmak üzere diğer test verileriyle birlikte, Psyche geçen yıl piyasaya sürülmeden önce uçuş lazer alıcı-vericisine yüklenmişti.

Artık uzay aracı yedi kat daha uzakta olduğundan, beklendiği gibi veri gönderip alma hızı azaldı. 8 Nisan’daki test sırasında uzay aracı, test verilerini maksimum 25 Mbps hızında iletti; bu, projenin bu mesafede en az 1 Mbps hızın mümkün olduğunu kanıtlama hedefini fazlasıyla aşar.

Proje ekibi ayrıca alıcı-vericiye Psyche tarafından oluşturulan verileri optik olarak iletmesini de emretti. Psyche, radyo frekansı kanalı üzerinden NASA’nın Derin Uzay Ağı’na (DSN) veri iletirken, optik iletişim sistemi aynı anda aynı verilerin bir kısmını Caltech’in San Diego County, Kaliforniya’daki Palomar Gözlemevi’ndeki Hale Teleskobu’na (teknoloji demosunun birincil merkezi) iletti. aşağı bağlantı yer istasyonu.

JPL’de proje uçuş operasyonları lideri Ken Andrews, “DSN ve Palomar’dan verileri aldıktan sonra, JPL’de optik olarak aşağı bağlantılı verileri doğruladık” dedi. “Kısa bir zaman diliminde küçük miktarda verinin aşağı bağlantısı yapıldı, ancak bunu şu anda yapıyor olmamız tüm beklentilerimizi aştı.”

Lazerlerle eğlence

Psyche piyasaya sürüldükten sonra, optik iletişim demosu başlangıçta önceden yüklenmiş veriler arasında bağlantı kurmak için kullanıldı. Kedi videosunu taters. O tarihten bu yana proje, alıcı-vericinin JPL’nin Wrightwood, California yakınlarındaki Table Mountain tesisindeki yüksek güçlü uplink lazerinden veri alabildiğini kanıtladı. Projenin yakın zamanda yapılan bir “geri dönüş deneyinde” kanıtladığı gibi, veriler alıcı-vericiye gönderilebilir ve ardından aynı gece Dünya’ya geri gönderilebilir.

Bu deney, dijital evcil hayvan fotoğraflarının yanı sıra test verilerini de Psyche’ye ve tekrar geri göndererek 280 milyon mile (450 milyon kilometre) kadar bir gidiş-dönüş yolculuğu gerçekleştirdi. Ayrıca optik iletişim bağlantısının özelliklerini incelemek için teknoloji demosunun kendi mühendislik verilerinin büyük miktarını da indirdi.

JPL’de projenin alıcı elektroniği lideri Ryan Rogalin, “Fırtınalar hem Table Mountain hem de Palomar’daki operasyonları zaman zaman kesintiye uğratsa da, açık gökyüzü olduğunda sistemi ne kadar ileri götürebileceğimiz konusunda çok şey öğrendik” dedi. (Radyo frekansı iletişimleri çoğu hava koşulunda çalışabilirken, optik iletişim, yüksek bant genişliğine sahip verileri iletmek için nispeten açık gökyüzü gerektirir.)

JPL kısa süre önce, DSN’nin Barstow, Kaliforniya’daki Goldstone Derin Uzay İletişim Kompleksi’ndeki deneysel radyo frekansı optik anteni olan Palomar’ı ve aynı sinyali konserde almak için Table Mountain’daki bir dedektörü birleştirmek için bir deneye öncülük etti. Birden fazla yer istasyonunu büyük bir alıcıyı taklit edecek şekilde “düzenlemek” derin uzay sinyalini artırmaya yardımcı olabilir. Bu strateji, hava koşulları nedeniyle bir yer istasyonunun çevrimdışı duruma getirilmesi durumunda da yararlı olabilir; diğer istasyonlar sinyali almaya devam edebilir.