Преимущества лазерной связи: более эффективные, легкие системы, повышенная безопасность и более гибкие наземные системы. Кредит: NASA/Dave Ryan
Демонстрация TBIRD (TeraByte InfraRed Delivery) от NASA и ее космический корабль-носитель — PTD-3 (Pathfinder Technology Demonstrator-3) — завершили демонстрацию технологий. Полезная нагрузка TBIRD провела последние два года, побив мировые рекорды по самой быстрой спутниковой связи из космоса с использованием лазерной связи.
Серия PTD от NASA использует обычный коммерческий космический корабль, чтобы обеспечить надежную платформу для эффективного тестирования технологий с минимальной переделкой между запусками. После запуска в мае 2022 года в рамках миссии SpaceX Transporter 5 космический корабль PTD-3 вышел на низкую околоземную орбиту, и вскоре после этого TBIRD начал отправлять сигналы лазерной связи на оптическую наземную станцию в Столовой горе, Калифорния.
Двухлетняя демонстрация TBIRD продемонстрировала жизнеспособность лазерной связи. Большинство миссий NASA полагаются на системы радиочастотной связи. Однако лазерная связь использует инфракрасный свет и может упаковывать значительно больше данных в одном канале связи. Эта технология идеально подходит для научных и исследовательских миссий, которым требуется передача больших объемов данных.
В 2023 году TBIRD непрерывно побивал собственные рекорды, достигнув пика в июне, когда он передал 4,8 терабайта безошибочных данных — что эквивалентно примерно 2400 часам видео высокой четкости — за пять минут со скоростью 200 гигабит в секунду за один проход.
Полезная нагрузка TBIRD была одной из многих демонстраций лазерной связи. Программа NASA SCaN (Space Communications and Navigation) совершенствует эту технологию, чтобы продемонстрировать влияние лазерной связи на передачу большего количества научных и исследовательских данных домой. Следующая демонстрация будет на миссии Artemis II.
Художественное представление Pathfinder Technology Demonstration -3 с полезной нагрузкой TeraByte InfraRed Delivery. Кредит: NASA/Dave Ryan
Помимо побития мирового рекорда, эта миссия продемонстрировала экономически эффективную конструкцию и чрезвычайно низкие требования к размеру, весу и мощности — как на космическом аппарате PTD-3, так и в полезной нагрузке TBIRD. Полезная нагрузка размером с коробку для салфеток содержала два коммерческих телекоммуникационных модема, которые команда TBIRD модифицировала для экстремальных условий космоса.
Система PTD-3/TBIRD также преодолела одну из основных проблем, связанных с лазерной связью: создание узкого лазерного луча связи во время движения на орбитальных скоростях с учетом сопротивления атмосферы. Точность «наведения тела» и устойчивость космического корабля PTD-3 позволили полезной нагрузке TBIRD достичь рекордного достижения, двигаясь со скоростью 17 000 миль в час в космосе. Космический корабль установил рекорд по самой высокой точности наведения, когда-либо достигнутой NASA CubeSat без каких-либо движущихся механизмов или двигательных систем.
Ожидалось завершение миссии PTD-3 и TBIRD. Система не содержала двигательной установки, а это значит, что после ее развертывания на низкой околоземной орбите миссия могла продолжаться только до тех пор, пока ее орбита не сошла бы на нет естественным образом.
Хотя TBIRD планировалось проработать всего шесть месяцев, демонстрация длилась более двух лет, что позволило NASA узнать больше о работе лазерной связи на низкой околоземной орбите.
Уроки, полученные в ходе TBIRD, будут применены к будущим реализациям лазерной связи и сведут к минимуму ограничения нисходящей линии связи для проектов миссий, что позволит проводить будущие исследования и открытия.
Предоставлено NASA
