Лазерные системы связи

В будущем информация со спутников будет передаваться с помощью лазеров

Для предотвращения потери ценной информации, поступающей с орбитальных спутников и удаленных летательных аппаратов, на смену устройствам радиосвязи должны постепенно прийти лазерные системы передачи данных, - считает группа исследователей, опубликовавших статью в журнале Science.

В настоящее время прием информации от всех уделенных американских космических аппаратов и некоторых спутников, находящихся на орбите Земли, осуществляется сетью наземных радиоантенн агентства NASA, объединенных в систему Deep Space Network (DSN). Система, по признанию официальных лиц, уже трещит по швам, и инженеры с трудом удовлетворяют растущие потребности. Очевидно, что в недалеком будущем комплекс DSN не сможет справляться с увеличивающимся потоком данных, поступающих от летательных аппаратов.

Новая среда передачи данных основана на технологиях, уже применяемых в опто-волоконных системах. Сигнал будет передаваться в ближней инфракрасной части спектра (включающий радиоволны и видимый свет), широко используемой астрономами для изучения космических объектов. Преимущество такой схемы в том, что на земле уже построены принимающие станции в виде больших оптических телескопов, способных принимать инфракрасный сигнал.

Скорость передачи данных, как ожидается, должна возрасти в сто раз. Кроме того, лазерная передача будет менее энергоемкой, поскольку лазерный луч генерируется на более высоких частотах и лучше сфокусирован, чем радиосигнал. Таким образом, бортовым передатчикам потребуется гораздо меньше энергии.

Однако с другой стороны для передачи сигнала потребуется более точное оборудование. Оптический передатчик должен иметь качество рабочей поверхности сравнимое с телескопом, а механизм наведения необходимо сделать намного более точным, чем при радиопередаче. Поскольку лазерный луч относительно узок, он должен направляться точно на принимающую станцию, тогда как радиоволны достаточно направить в окрестность приемника.

Идея лазерной передачи сигнал на самом деле не нова. В лаборатории реактивного движения NASA уже изучали возможность разработки подобных систем и пришли к выводу, что их использование будет достаточно эффективным. Однако критики указали на весьма существенный недостаток: лазерный сигнал не может проходить через облака.

"Приемные станции необходимо разместить в высокогорных районах, где практически не бывает пасмурных дней. Это не большой недостаток, если тщательно спланировать расположение наземных станций" - считают авторы статьи.

Для постоянной связи с космическими аппаратами на планете потребуется оборудовать, по крайней мере, три принимающих станции общей стоимость примерно $200 млн. На поддержание их работоспособности потребуются дополнительные затраты. Еще около $200 миллионов необходимо для разработки космических лазерных передатчиков - летательные аппараты нужно оборудовать как минимум 1-метровым телескопом.

Европейское космическое агентство (ESA) уже продемонстрировало возможность обмена информацией с помощью лазера между двумя своими спутниками ARTEMIS и SPOT-4. Исследователи считают, что без совместных усилий NASA и ESA построить систему для лазерной передачи сигнала из космоса на землю вряд ли удастся, и если начать работу сейчас, то до ввода ее в эксплуатацию пройдет не менее 10-15 лет. Однако, как отмечают в заключении авторы статьи, усилия, затраченные на создание оптического передающего комплекса, оправдают себя значительным ростом эффективности пересылки больших объемов данных.

(по материалам сайта Space.com)