Pionierski europejski system komunikacji optycznej w głębokiej przestrzeni.
Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) z powodzeniem ustanowiła optyczne połączenie odbiorczo-nadajnikowe z eksperymentem NASA dotyczącym Optycznych Komunikacji w Głębokiej Przestrzeni (DSOC) na pokładzie misji Psyche, znajdującej się w odległości 265 milionów kilometrów, przy użyciu dwóch stacji optycznych opracowanych w tym celu w Grecji.
7 lipca 2025 roku ESA zaznaczyła historyczny kamień milowy, ustanawiając swoje pierwsze optyczne połączenie komunikacyjne z pojazdem kosmicznym w głębokiej przestrzeni. Połączenie zostało zrealizowane z eksperymentem Optycznych Komunikacji w Głębokiej Przestrzeni (DSOC) NASA na pokładzie misji Psyche, która obecnie znajduje się w odległości 1,8 jednostki astronomicznej, około 265 milionów km.
To pierwsze z czterech planowanych połączeń, które odbędą się latem.
To osiągnięcie stanowi kolejny kamień milowy w długiej historii wsparcia między agencjami kosmicznymi, demonstrując potencjał interoperacyjności między ESA a NASA w dziedzinie optycznych systemów komunikacyjnych, coś, co wcześniej osiągnięto tylko za pomocą systemów radiowych.
?Pierwsza udana demonstracja optycznej komunikacji w głębokiej przestrzeni z europejskim segmentem gruntowym to naprawdę skokowy postęp w kierunku wprowadzenia connectivity z prędkością internetu na naszych statkach kosmicznych w głębokiej przestrzeni. To wspólne osiągnięcie razem z naszymi kolegami i partnerami z branży oraz nauki, Dyrekcją Technologii ESA oraz NASA/JPL podkreśla znaczenie współpracy międzynarodowej,? mówi Rolf Densing, Dyrektor Operacji ESA.
?To niesamowity sukces. Dzięki wieloletnim postępom technologicznym, międzynarodowym wysiłkom w zakresie standaryzacji i przyjęciu innowacyjnych rozwiązań inżynieryjnych ustanowiliśmy kamień węgielny dla Internetu w Układzie Słonecznym,? mówi Mariella Spada, Szef Systemów Gruntowych Inżynierii i Innowacji ESA.
Kampania transmisyjna rozpoczęła się w Grecji, gdzie ESA przekształciła dwa obserwatoria w stacje optyczne o wysokiej precyzji.
Z Obserwatorium Kryoneri, znajdującego się w pobliżu Aten, silny laserowy sygnał jest kierowany w stronę statku kosmicznego Psyche NASA. Choć nie niesie żadnych danych, sygnał ma być tak precyzyjnie skoncentrowany, że eksperyment DSOC na pokładzie Psyche może go namierzyć i wysłać sygnał zwrotny na Ziemię. Ten sygnał zwrotny jest następnie przechwytywany przez Obserwatorium Helmos, usytuowane 37 km dalej na sąsiednim szczycie górskim.
?Umożliwienie tej dwukierunkowej optycznej wymiany sygnału oznaczało przezwyciężenie dwóch głównych wyzwań technicznych: opracowanie lasera wystarczająco silnego, by trafić w odległy statek kosmiczny z precyzyjną celnością; oraz zbudowanie odbiornika na tyle wrażliwego, by wykryć najsłabszy sygnał zwrotny, czasami zaledwie kilka fotonów, po podróży wynoszącej setki milionów kilometrów,? wyjaśnia Sinda Mejri, kierownik projektu systemu Odbiornika Laserowego ESA.
Kierownicy misji w Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA (JPL), które opracowało i zarządza zarówno DSOC, jak i Psyche, dostarczyli pozycję statku kosmicznego, wykorzystując silne techniki nawigacyjne, w tym Delta-Differential One-Way Ranging (Delta-DOR), technikę, która jest także stosowana przez ESA w misjach międzyplanetarnych, aby precyzyjnie ustalić trajektorię statku kosmicznego.
Eksperci ksiegowości lotów w Centrum Operacji Kosmicznych ESA (ESOC) zrekompensowali następnie zmienne, takie jak gęstość powietrza, gradienty temperatury i ruch planet. Proces ten przypomina te używane w globalnych systemach nawigacji satelitarnej, ale z dodatkową złożonością głębokich odległości kosmicznych i potrzebą ultra-precyzyjnego celowania.
Aby zapewnić bezpieczeństwo podczas transmisji laserowych, tymczasowo zamknięto niektóre sektory greckiej przestrzeni powietrznej.
Sukces połączenia był efektem wieloletnich przygotowań i współpracy, podczas gdy stacje gruntowe dające możliwość nadawania i odbierania były budowane.
Gruntowy Transmiter Laserowy integruje pięć laserów wysokiej mocy z ultradokładnymi kontrolerami przechyłu w specjalnym kontenerze o długości 20 stóp z platformą podnoszącą. Chroni to wrażliwy sprzęt przed światłem słonecznym w ciągu dnia i unosi go na otwarte powietrze po zachodzie słońca.
W międzyczasie Gruntowy Odbiornik Laserowy tworzy wyrafinowany stół optyczny na tyle wrażliwy, że może wykrywać pojedyncze fotony. Ten odbiornik wrażliwy na pojedyncze fotony jest zabezpieczony w tylnej części teleskopu 2.3 Aristarchosa, znajdującego się 2340 m nad poziomem morza w Obserwatorium Helmos.
W kwietniu zespół przeprowadził kampanię próbą, emitując pojedynczy sygnał o niskiej mocy do satelity Alphasat ESA. Znajdujący się na orbicie geostacjonarnej, na wysokości 36 000 km, satelita jest idealnym polem testowym dla technologii komunikacyjnych optycznych, dzięki dostosowanym terminalom komunikacyjnym dostarczonym przez niemieckie DLR.
?Pomimo złożoności zadania, finalna instalacja laserów, okablowania elektrycznego i systemów chłodzenia została pomyślnie zakończona wkrótce po ich dostarczeniu tego samego poranka,? powiedział Clemens Heese, Szef Technologii Optycznych ESA oraz kierownik projektu demonstracyjnego DSOC. ?Osiągnięcie ?instalacji laserowej i bezpiecznego wystrzału lasera w niebo w ciągu jednego dnia? to niezwykły dowód precyzji, koordynacji i zaangażowania zespołu.
Chwilę później, ostatnie symulacje pozwoliły zespołowi na przegląd pełnych procedur oraz przeprowadzenie rzeczywistego testu lasera w celu optymalizacji czasu reakcji i koordynacji.
Wysiłek ten obejmował mniej niż 20 osób na miejscu: 7 w Kryoneri, 12 w Helmos. Operacje związane z statkiem kosmicznym Psyche i terminalem lotu DSOC były prowadzone w Stanach Zjednoczonych w JPL, które również wysłało dwóch ekspertów do Grecji w celu wsparcia operacji gruntowych.
Ta demonstracja to więcej niż wyczyn techniczny. To wgląd w przyszłość komunikacji w głębokiej przestrzeni.
?Optyczne połączenia obiecują prędkości danych 10 do 100 razy wyższe niż obecne systemy radiowe. Połączenie tej technologii z tymi, które posiadamy do komunikacji radiowej, jest niezbędne do przekazywania stale rosnącej wydajności danych misji badających wszechświat,? powiedział Andrea Di Mira, Kierownik Projektu systemu Gruntowego Transmitera Laserowego ESA w ESOC.
?Jesteśmy dumni, że ESA została uwzględniona w eksperymencie Optycznych Komunikacji w Głębokiej Przestrzeni (DSOC) na pokładzie naszej misji Psyche. To potężny przykład tego, co można osiągnąć dzięki międzynarodowej współpracy i wgląd w przyszłość komunikacji w głębokiej przestrzeni,? mówi Abi Biswas, technolog projektu DSOC w NASA JPL.
Sukces ten również położył fundamenty dla proponowanego przez ESA programu ASSIGN (Advancing Solar System Internet and GrouNd), który zostanie przedstawiony na posiedzeniu Rady ESA na poziomie ministerialnym (CM25) w listopadzie.
?ASSIGN ma na celu zjednoczenie istniejących i przyszłych sieci radiowych i optycznych w bezpieczną i odporną interopera{tną sieć sieci dla misji ESA oraz tych prowadzonych przez instytucje i sektory komercyjne, a także wspieranie konkurencyjności europejskiego przemysłu w jego realizacji oraz przyszłej eksploatacji,? mówi Mehran Sarkarati, Szef Wydziału Inżynierii Stacji Gruntowych ESA oraz Menedżer Programu ASSIGN.
Udział ESA w demonstracji DSOC jest możliwy dzięki konsorcjum europejskich firm, w tym qtlabs (AT), Single Quantum (NL), GA Synopta (CH), qssys (DE), Safran Data Systems (FR) oraz NKT Photonics Ltd (UK), oraz Narodowemu Obserwatorium Aten w Grecji, które umożliwiło przekształcenie swoich obserwatoriów Helmos i Kryoneri w optyczne stacje gruntowe do komunikacji w głębokiej przestrzeni i dostarczyło kluczową infrastrukturę.
Projekt jest finansowany przez Ogólny Program Wsparcia Technologii ESA oraz Element Rozwoju Technologii.
Patrząc w przyszłość, ESA obecnie bada możliwość zastosowania elektrycznego holownika dla Marsa, nazwanego ?LightShip?, który przewoziłby statki pasażerskie na Marsa. Po zrzuceniu pasażerów, LightShip przesiądzie się na orbitę serwisową, gdzie będzie zapewniać usługi komunikacyjne i nawigacyjne poprzez ładunek MARs COmmunication and Navigation Infrastructure (MARCONI), którego część będzie zawierać demonstrator komunikacji optycznej jako część planu wsparcia przyszłych misji załogowych.
Vielen Dank, dass Sie den Artikel gelesen haben! Beobachten Sie uns unter Google Nachrichten.
