NASA testuje hybridní anténu pro laserovou a rádiovou vesmírnou komunikaci

Aby se vysokorychlostní komunikace s misemi do hlubokého vesmíru stala praktickou realitou, NASA testuje obří hybridní parabolickou anténu, která je schopna zpracovat jak rádiové, tak laserové signály ve stovkách milionů kilometrů vesmíru.

Jedním z vrcholů mise NASA Psyche ke stejnojmennému asteroidu je jeho jednotka Deep Space Optical Communications (DSOC), což je laserový transceiver schopný odesílat a přijímat laserové signály, což umožňuje komunikaci mnohonásobně rychlejší než běžné rádiové systémy.

Od vypuštění robotické sondy 13. října 2024 má zatím několik pozoruhodných úspěchů. V listopadu DSOC úspěšně přenesl data ze vzdálenosti 10 milionů mil (16 milionů km), což je 40krát větší vzdálenost ze Země na měsíc.

Jediným problémem je, že spojení mezi Zemí a Psyche bylo provedeno porotou zmanipulovaným testovacím nastavením. DSOC byl namířen na Haleův dalekohled na Caltech’s Palomar Observatory v San Diego County v Kalifornii pomocí laserového majáku vysílaného z Optical Communications Telescope Laboratory v JPL’s Table Mountain Facility poblíž Wrightwoodu v Kalifornii.

NASA/JPL-Caltech

To je velmi jednoduchý způsob, jak popsat velmi složitý systém, který vyžadoval všechny druhy automatizovaných pomůcek plus schopnost předvídat polohu a zaměřovat se na kosmickou loď, která byla tak daleko, že signál překonal vzdálenost 20 sekund. Znamenalo to také spojit dvě velmi drahé astronomické observatoře, kde si výzkumníci musí naplánovat čas roky dopředu.

NASA by dala přednost něčemu oddanějšímu a trvalejšímu, takže v samostatném projektu vesmírná agentura pracuje na hybridní anténě, kterou lze začlenit do tří stanic Deep Space Network v Goldstone v Kalifornii; Madrid, Španělsko; a Canberra, Austrálie.

NASA/JPL-Caltech

Testovací verzí je 34metrová (112 stop) vysokofrekvenční optická hybridní anténa s názvem Deep Space Station 13 v Goldstone Deep Space Communications Complex poblíž Barstow v Kalifornii. Pro účely testu byla obří parabola upravena sedmi ultrapřesnými segmentovými zrcadly ekvivalentními 3,3 stopovému (1 m) aperturnímu dalekohledu. To zachytí laserový paprsek z vesmíru a zaostří jej na přijímač v podobě vysoce expoziční kamery připojené k subreflektoru antény zavěšenému nad středem paraboly. Signál je poté odeslán optickým vláknem do kryogenně chlazeného polovodičového nanodrátového jednofotonového detektoru, aby se zvýšil na čitelné úrovně.

Podle NASA byla anténa schopna udržovat kontakt s Psyche a koncem loňského roku byla schopna vytvořit downlink 15,63 Mbit/s nebo asi 40násobek rychlosti rádia na vzdálenost 20 milionů mil (32 milionů km). Byla také schopna současně přijímat rádiový signál sondy.

Doufáme, že hybridní anténa bude schopna udržet kontakt s Psyche ve vzdálenosti ekvivalentní vzdálenosti Marsu v jeho nejvzdálenějším bodě od Země, neboli 232 milionů mil (374 milionů km). Dalším krokem bude zvětšit pole optických zrcadel na ekvivalent 26ft (8m) dalekohledu a později dovybavit některé ze 14 parabol, které tvoří DSN, aby shromažďovaly jak vysokorychlostní laserové signály, tak nižší rychlost rádiového provozu.

„Po desetiletí přidáváme nové rádiové frekvence k obřím anténám DSN umístěným po celém světě, takže nejschůdnějším dalším krokem je zahrnout optické frekvence,“ řekl Barzia Tehrani, zástupce manažera pozemních komunikačních systémů a manažer dodávky hybridní antény. v Jet Propulsion Laboratory (JPL). „Můžeme mít jedno aktivum, které dělá dvě věci současně; přeměňuje naše komunikační silnice na dálnice a šetří čas, peníze a zdroje.“

Zdroj: NASA