Dyb rumkommunikation via fjerne fotoner

Et rumfartøj bestemt til at udforske en unik asteroide vil også teste ny kommunikationshardware, der bruger lasere i stedet for radiobølger.

Pakken Deep Space Optical Communications (DSOC) ombord på NASAs Psyche -mission anvender fotoner - den grundlæggende partikel af synligt lys - til at overføre flere data på en given tid. DSOC -målet er at øge rumfartøjets kommunikationsydelse og effektivitet med 10 til 100 gange i forhold til konventionelle midler, alt uden at øge missionsbyrden i masse, bind, effekt og/eller spektrum.

At udnytte fordelene ved laserkommunikation forventes at revolutionere fremtidige rumbestræbelser - et stort mål for NASA's Space Technology Mission Directorate (STMD).

DSOC-projektet udvikler nøgleteknologier, der integreres i en dyb pladsværdig Flight Laser Transceiver (FLT), højteknologisk arbejde, der vil fremme denne kommunikationsform til Technology Readiness Level (TRL) 6. At nå et TRL 6-niveau svarer til at have teknologi, der er en fuldt funktionel prototype eller repræsentationsmodel.

Som en "spilskiftende" teknologidemonstration, DSOC er præcis det. NASA STMD's Game Changing Development Program finansierede teknologiudviklingsfasen af ​​DSOC. Flydemonstrationen finansieres i fællesskab af STMD, programmet Technology Demonstration Mission (TDM) og NASA/ HEOMD/ Rumkommunikation og navigation (SCaN).

Arbejdet med laserpakken er baseret på NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien.

"Tingene former sig rimeligt, og vi har en betydelig testaktivitet i gang, "siger Abhijit Biswas, DSOC -projektteknolog i flykommunikationssystemer på JPL. Levering af DSOC til integration inden for Psyche -missionen forventes i 2021 med lanceringen af ​​rumfartøjet i sommeren 2022, forklarer han.

"Tænk på DSOC flight laser transceiver ombord på Psyche som et teleskop, "Biswas forklarer, i stand til at modtage og transmittere laserlys i præcist timede fotonudbrud.

DSOC -arkitekturen er baseret på at transmittere et laserlys fra jorden for at hjælpe lineofsight -stabilisering for at muliggøre en pegning tilbage af en downlink -laserstråle. Laseren ombord på Psyche -rumfartøjet, Biswas siger, er baseret på en master-oscillator effektforstærker, der bruger optiske fibre.

Laserlyset til DSOC vil blive transmitteret fra JPL's Table Mountain Facility i nærheden af ​​byen Wrightwood, Californien, i Angeles National Forest. DSOCs stråling af data fra rummet vil blive modtaget ved et stort blænde -teleskop ved Palomar Mountain Observatory i Californien, i nærheden af ​​San Diego.

Biswas forudser drift af DSOC måske 60 dage efter lanceringen, givet checkout af Psyche-rumfartøjet efter løft. Testudførelserne af laserudstyret vil forekomme over afstande på 0,1 til 2,5 astronomiske enheder (AU) på den udadvendte sonde. En AU er cirka 150 millioner kilometer-eller afstanden mellem jorden og solen.

"Jeg er meget begejstret for at være på missionen, "siger Biswas, der har arbejdet med laserkommunikationsteknologien siden slutningen af ​​1990'erne. "Det er et enestående privilegium at arbejde på DSOC."

Psyche -missionen blev valgt til flyvning i begyndelsen af ​​2017 under NASA's Discovery Program, en række billigere, stærkt fokuserede robot -rummissioner, der udforsker solsystemet.

Rumfartøjet vil blive opsendt i sommeren 2022 til 16 Psyche, en markant metal -asteroide cirka tre gange længere væk fra solen end Jorden. Den planlagte ankomst af sonden til hovedbælte -asteroiden finder sted i 2026.

Lindy Elkins-Tanton er direktør for School of Earth and Space Exploration ved Arizona State University i Tempe. Hun er hovedforsker for Psyche -missionen.

"Jeg er begejstret for, at Psyche får flyvet Deep Space Optical Communications -pakken, "Siger Elkins-Tanton." Først og fremmest, teknologien er forbløffende, og den får al min indre nørd frem. Hvem vil ikke kommunikere ved hjælp af lasere, og gange mængden af ​​data, vi kan sende frem og tilbage? "

Elkins-Tanton tilføjer, at det er afgørende for menneskehedens rumfremtid at bringe robot- og menneskelig rumfart tættere på hinanden. "At have vores robot -missionstestteknologi, som vi håber vil hjælpe os til sidst at kommunikere med mennesker i dybt rum, er en fremragende integration af NASA -missioner og alle vores mål, " hun siger.

Ved udformningen af ​​en enkel, højarvede rumfartøjer til at udføre den spændende udforskning af metalverdenen Psyche, "Jeg synes, at både den elektriske solfremdrivning og Deep Space Optical Communications føler sig futuristiske i det ekstreme. Jeg er stolt over NASA og vores tekniske samfund for at gøre dette muligt, "Slutter Elkins-Tanton.

Biswas forklarer, at DSOC er et stifinderforsøg. Fremtiden er virkelig lys for teknologien, foreslår han, såsom oprettelse af stand til telekommunikationsinfrastruktur omkring Mars.

"Hvis du gør det, kan astronauter støtte til og til sidst lande på Mars, "Biswas sagde." Laserkommunikation vil øge denne kapacitet enormt. Evnen til at sende masser af information tilbage fra Mars til Jorden, herunder streaming af high definition -billeder, bliver meget aktiverende. "