НАСА успешно експериментише са оптичким антенама, отварајући ново поглавље у ласерским комуникацијама у дубоком свемиру

Недавно је НАСА објавила да је хибридна антена у њеној мрежи дубоког свемира (ДСН) успешно пратила и декодирала близу инфрацрвене ласерске сигнале са свемирске летелице „Прозаик”.
Ова експериментална антена не само да има могућност примања РФ сигнала, већ је успешно реализовала пријем и обраду оптичких сигнала, што пружа нове могућности за развој ласерске комуникационе технологије дубоког свемира.
У овом експерименту, антена се успешно закључала на РФ и близу инфрацрвене ласерске сигнале које је емитовала свемирска летелица Псикер током свог лета дубоко у свемир, демонстрирајући потенцијал ДСН-ове џиновске антене да пређе на оптичку/ласерску комуникацију. Ова транзиција не само да ће побољшати истраживање свемира, већ ће такође пружити робуснију подршку мрежама дубоког свемира како захтеви мреже расту.
Хибридна антена, названа Дееп Спаце Статион 13, налази се у Голдстоне Дееп Спаце Цоммуницатионс Центру у близини Барстоуа у Калифорнији. Од новембра 2023. прати ласере за довнлинк за НАСА-ину демонстрацију технологије оптичких комуникација дубоког свемира (ДСОЦ). Летећи ласерски примопредајник за ову демонстрацију технологије налази се на лансирању свемирске летелице Псикер 13. октобра 2023. године.
Програмима ДСН, ДСОЦ и Псицхе управља НАСА-ина Лабораторија за млазни погон (ЈПЛ) у јужној Калифорнији. "Убрзо након што је демонстрација технологије започета, наша хибридна антена се успешно и поуздано закључала на ДСОЦ довнлинк и покупила сигнал радио фреквенције Псицхе. Ово је прекретница за нашу прву синхронизовану радио и оптичку фреквенцију комуникације дубоког свемира."
Крајем 2023. године, хибридна антена је преузимала податке са свемирске летелице Пурсек, која је удаљена 20 милиона миља (32 милиона километара), брзином од 15,63 мегабита у секунди, што је око 40 пута брже од радио-фреквентне комуникације преко исто растојање. До 1. јануара 2024. антена је успешно преузела још једну тимску фотографију која је постављена на ДСОЦ пре лансирања Псикера.
Специфични механизми
Да би се омогућила детекција ласерских фотона, седам ултра-прецизних сегментираних огледала је монтирано унутар хибридне антене. Ова огледала опонашају отвор који сакупља светлост телескопа са отвором од 33-стопе (1-метар) и како ласерски фотони стигну до антене, свако огледало одражава фотоне и преусмерава их прецизно на високо- камера за експозицију. Ласерски сигнали које сакупи камера се затим преносе преко оптичких влакана до криогенски хлађеног полупроводничког наножичног детектора са једним фотоном, који је дизајнирала и конструисала Лабораторија за микродевице у Лабораторији за млазни погон (ЈПЛ).
Барзиа Техрани, заменик менаџера и менаџер испоруке за земаљске системе за хибридне антенске комуникације ЈПЛ-а, рекао је: „Ово је веома компатибилан оптички систем изграђен на 34-метарској флексибилној структури. Користимо систем огледала, прецизних сензора и камера за активно поравнајте и усмерите ласерско светло из дубоког свемира у оптичко влакно које стиже до детектора."
Такође је открио да се тим нада да ће антена у будућности моћи да детектује ласерске сигнале који емитују са Марса на његовој најудаљенијој тачки од Земље (2,5 пута удаљености од Сунца до Земље). Псикер ће достићи ову удаљеност у јуну, путујући до главног астероидног појаса између Марса и Јупитера да би истражио астероид богат металима Псикер.
Огледало од седам сегмената на антени је доказ концепта који ће омогућити будућу употребу много већег и моћнијег 64-сегментног огледала – еквивалента 26-стопе ({{ 6}}метар) телескоп са отвором бленде.
Инфраструктурна решења
ДСОЦ утире пут комуникацијама веће брзине преноса података које могу да пренесу сложене научне информације, видео и слике високе дефиниције као подршку следећем огромном скоку човечанства: слању људи на Марс. Недавна демонстрација технологије успешно је пренела први видео ултра-високе дефиниције из свемира са рекордном брзином пријеноса, што је означило велики напредак у комуникацијама у дубоком свемиру.
ДСН (Дееп Спаце Нетворк) има 14 локација широм света, које се налазе у Калифорнији, Мадриду и Канбери, Аустралија. Ове хибридне антене су способне да приме велике количине података помоћу оптичких комуникација, допуњених радио фреквенцијама за примање података мањег пропусног опсега, као што су телеметријски подаци (укључујући информације о стању летелице и положају).