Запуск DSOC состоится совместно с миссией Psyche, при условии подходящей погоды. DSOC представляет собой инновационный эксперимент NASA, ориентированный на оптическую связь в глубоком космосе и станет первой демонстрацией лазерной или оптической связи, даже на расстоянии до Марса. Запущенный вместе с миссией Psyche 12 октября, DSOC будет испытывать ключевые технологии, чтобы в будущем космические миссии могли обеспечивать передачу большего объема научных данных и даже трансляцию видео с Красной планеты.
Вот пять ключевых фактов об этой передовой технологической демонстрации, которые помогут понять ее цели, устройство и значимость:
1. DSOC — это первый раз, когда лазеры будут использованы для передачи данных из глубокого космоса.
DSOC станет первой попыткой NASA использовать лазерную передачу данных из глубокого космоса. До этого момента NASA полагалась на радиоволны для связи с миссиями, направляющимися далеко за пределы Луны.
Аналогично тому, как волоконная оптика заменила устаревшие телефонные линии на Земле, с ростом объема данных переход от радиосвязи к оптической связи позволит значительно увеличить скорость передачи данных во всей Солнечной системе, увеличив в 10-100 раз пропускную способность современных систем, используемых в настоящее время космическими аппаратами. Это повышение эффективности обогатит будущие исследовательские миссии с участием человека и роботов, а также усовершенствует научные инструменты с более высоким разрешением.
2. Будет задействовано оборудование как в космосе, так и на Земле.
Для технологической демонстрации привлекается оборудование как в космосе, так и на Земле. Лазерный приемопередатчик DSOC, установленный на космическом корабле NASA Psyche, использует традиционную радиосвязь для своих операций, в то время как на Земле два телескопа были апгрейдированы для обеспечения связи с ним. Так как нет специализированной инфраструктуры для оптической связи в дальнем космосе на Земле, DSOC включает в себя как лазерный передатчик для высокоскоростной передачи данных на Землю, так и чувствительную камеру для счета фотонов, принимаемых с Земли. Это лишь часть эксперимента.
Данные, отправленные с бортового приемопередатчика, будут собираться 5,1-метровым телескопом Хейла в Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института в округе Сан-Диего, штат Калифорния, который оснащен специальной сверхпроводящей высокоэффективной детекторной матрицей.
3. DSOC столкнется с уникальными проблемами.
DSOC сталкивается с уникальными проблемами. Эксперимент DSOC разработан для демонстрации передачи данных на огромные расстояния - до 240 миллионов миль (390 миллионов километров). Как корабль Psyche удалится от Земли, сигналы лазерных фотонов ослабеют, что затруднит декодирование данных.
Другой вызов состоит в увеличении времени, которое требуется фотонам для достижения места назначения, что создает задержку связи, составляющей более 20 минут на самом дальнем этапе демонстстрации. Так как как положение как космического корабля, так и Земли постоянно меняется в процессе движения фотонов, системы DSOC, как на борту, так и на Земле, должны компенсировать эти изменения. Это позволяет точно наводить лазерный луч и обеспечивать надежную связь.
4. Передовые технологии будут работать вместе.
В рамках демонстрации передовых технологий совместно действуют лазерные приемопередатчик и передатчик на Земле. Точность наведения лазерных приемопередатчика и передатчика на Земле настолько высока, что можно сравнить этот процесс с попаданием в десятицентовую монету с расстояния в милю, даже при движении этой монеты. Поэтому лазерный приемопередатчик должен быть изолирован от вибраций, исходящих от космического корабля, чтобы избежать отклонения лазерного луча.
Сначала корабль Psyche направит полетный приемопередатчик в сторону Земли, а автономные системы на этом приемопередатчике будут использовать лазерный маяк, размещенный в Южной Калифорнии, чтобы точно навести лазерный сигнал на земной приемник.
В телескоп Хейла интегрирован криогенно охлаждаемый сверхпроводящий приемник для счета фотонов на основе нанопроводов, разработанный Лабораторией реактивного движения. Прибор оснащен высокоскоростной электроникой для регистрации времени прибытия одиночных фотонов, что позволяет декодировать сигнал. Команда DSOC даже разработала новые методы обработки сигналов, позволяющие выжимать информацию из слабых лазерных сигналов, которые будут передаваться на расстояние от десятков до сотен миллионов миль.
5. Это последний проект NASA в области оптической связи.
Этот проект с оптической связью представляет собой заключительный этап работы NASA в этой области. Сначала в 2013 году были установлены рекорды скорости передачи данных на восходящей и нисходящей линии связи между Землей и Луной в ходе демонстрации лазерной связи на Луне. В 2021 году NASA запустила демонстрацию реле лазерной связи для проверки возможности широкополосной ретрансляции оптической связи с геостационарной орбиты.
В прошлом году система NASA TeraByte InfraRed Delivery установила рекорд скорости передачи данных со спутника на низкой орбите на земной приемник. DSOC тестирует оптическую связь в глубоком космосе и может открыть дорогу к высокоскоростной передаче данных, включая потоковое вещание изображений высокой четкости, что будет крайне полезно при отправке астронавтов на Марс и другие долгие миссии глубокого космоса.