NASA'nın yeni deneysel anteni derin uzay lazerlerini takip ediyor

Hem radyo frekanslarını hem de optik sinyalleri alabilen DSN'nin hibrit anteni, NASA'nın Psyche misyonunda DSOC'den gelen uydu-yer bağı lazerini izledi ve kodunu çözdü.

Deneysel bir anten, NASA'dan hem radyo frekansı hem de yakın kızılötesi lazer sinyallerini aldı ruh Uzay aracı derin uzayda seyahat ediyor. Bu da NASA'nın Derin Uzay Ağı için dev çanak antenlerin kullanılmasının mümkün olduğunu gösteriyor (DSN) uzay aracıyla radyo dalgaları aracılığıyla iletişim kuran, optik veya lazer iletişim için güncellenecek ve yükseltilecek.

Optik iletişim, iletimlere daha fazla veri paketleyerek, ağ üzerinde isteğe bağlı DSN'leri desteklerken uzay araştırmaları için yeni olanaklar sağlayacak Büyüyor.

Deep Space Station 13 olarak adlandırılan 34 metrelik (112 feet) hibrit radyo-optik anten, NASA'nın Deep Space Optical Communications'ından gelen bir uydu-yer bağı lazerini takip etti (DSOC) Kasım 2023'ten beri teknoloji teklifi. Teknoloji teklifi Havacılık lazer alıcı-vericisi Ajansın Psyche uzay aracıyla birlikte gidiyor Başlatıldı 13 Ekim 2023'te.

Hibrit anten, Barstow, Kaliforniya yakınlarındaki DSN'nin Goldstone Derin Uzay İletişim Kompleksi'nde bulunuyor ve DSOC deneyinin bir parçası değil. DSN, DSOC ve Psyche, NASA'nın Güney Kaliforniya'daki Jet Propulsion Laboratuvarı tarafından yönetilmektedir.

JPL DSN müdür yardımcısı Amy Smith, “Hibrit antenimiz, teknoloji gösterisinin başlatılmasından kısa bir süre sonra DSOC uydu-yer bağlantısını başarıyla ve güvenilir bir şekilde kilitleyip takip edebildi” dedi. “Ayrıca Psyche'nin radyo frekansı sinyalini de aldı, böylece ilk kez derin uzayda eşzamanlı radyo ve optik iletişimi gösterdik.”

2023'ün sonlarında hibrit anten, 20 milyon mil (32 milyon kilometre) mesafeden saniyede 15,63 megabit hızında veri aktardı; bu, bu mesafedeki radyo frekansı iletişiminden yaklaşık 40 kat daha hızlıydı. 1 Ocak 2024'te anten, Psyche'ın lansmanından önce ekibin DSOC'ye yüklenen görüntüsünü bağladı.

Bire iki

Lazer fotonları (kuantum ışık parçacıkları) tespit etmek için, hibrit antenin kavisli yüzeyinin iç kısmına yedi adet ultra hassas bölümlü ayna takılmıştır. Beğenmek Altıgen aynalar NASA'nın James Webb Uzay Teleskobu'ndan alınan bu parçalar, 3,3 metrelik (1 metre) açıklıklı bir teleskopun ışık toplama açıklığını taklit ediyor. Lazer fotonları antene ulaştığında, her bir ayna, fotonları, çanağın merkezinin üzerinde asılı olan anten alt yansıtıcısına bağlı yüksek pozlamalı bir kameraya doğru bir şekilde yansıtır ve yönlendirir.

Kamera tarafından toplanan lazer sinyali daha sonra kriyojenik olarak soğutulmuş yarı iletken nanotel tek fotonlu dedektörü besleyen bir optik fiber aracılığıyla iletilir. Jet Propulsion Laboratory (JPL) tarafından tasarlanmış ve inşa edilmiştir. Mikro Cihazlar LaboratuvarıDedektör aynı Birine DSOC için bir uydu-yer istasyonu olarak hizmet veren Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'nün San Diego County'deki Palomar Gözlemevi'nde kullanılmaktadır.

JPL yer iletişim sistemleri ve hibrit anten dağıtım müdürü yardımcısı Barzeya Tehrani, “34 metrelik esnek bir yapı üzerine inşa edilmiş son derece dayanıklı bir optik sistemdir” dedi. “Lazeri derin uzaydan dedektöre gelen fiberlere hizalamak ve yönlendirmek için aynalardan, küçük sensörlerden ve kameralardan oluşan bir sistem kullanıyoruz.”

Tahrani, antenin Mars'tan Dünya'ya en uzak noktaya (Güneş'ten Dünya'ya olan mesafenin 2,5 katı mesafe) gönderilen bir lazer sinyalini tespit edecek kadar hassas olacağını umuyor. Psyche, metal bakımından zengin asteroit Psyche'yi keşfetmek için Haziran ayında Mars ve Jüpiter arasındaki ana asteroit kuşağına giderken bu mesafede olacak.

Anten üzerindeki yedi bölümlü reflektör, gelecekte kullanılabilecek 64 bölümlü (26 fitlik (8 m) açıklıklı bir teleskopa eşdeğer) daha büyük, daha güçlü bir versiyonun konseptinin kanıtıdır.

Altyapı çözümü

DSOC, insanlığın bir sonraki dev sıçramasını desteklemek için karmaşık bilimsel bilgileri, yüksek çözünürlüklü video ve görüntüleri iletebilen daha yüksek veri hızlı iletişimin önünü açıyor: İnsanları Mars'a göndermek. Son zamanlarda teknoloji sunumu Akan Rekor bit hızlarında derin uzaydan gelen ilk ultra yüksek çözünürlüklü video.

RF antenlerini optik terminallerle donatmak ve amaca yönelik hibrit antenler oluşturmak, mevcut özel optik karasal altyapı eksikliğine bir çözüm olabilir. DSN'nin Kaliforniya, Madrid ve Canberra, Avustralya'daki tesislere dağıtılmış 14 yemeği vardır. Hibrit antenler, büyük miktarlarda veri almak için optik iletişime güvenebilir ve telemetri (sağlık ve konum bilgileri) gibi daha az bant genişliği yoğun veriler için radyo frekanslarını kullanabilir.

Tehrani, “On yıllardır dünya çapındaki mevcut dev DSN antenlerine yeni radyo frekansları ekliyoruz, bu nedenle bir sonraki en uygun adım optik frekansları dahil etmektir” dedi. “Aynı anda iki şeyi yapan bir varlığımız olabilir; iletişim yöntemlerimizi otoyollara dönüştürerek zamandan, paradan ve kaynaklardan tasarruf edebiliriz.”

Görev hakkında daha fazla bilgi

DSOC, NASA'nın Teknoloji Gösterimi (TDM) görev programı ve NASA'nın Uzay İletişimi ve Navigasyon (SCaN) programı tarafından finanse edilen bir dizi optik iletişim gösterisinin en sonuncusudur. Pasadena, California'daki California Teknoloji Enstitüsü'nün bir bölümü olan Jet Propulsion Laboratory (JPL), NASA'nın Uzay Teknolojisi Misyon Müdürlüğü içindeki TDM için DSOC'yi ve ajansın Uzay Operasyonları Misyon Müdürlüğü içindeki SCaN'yi yönetir.

NASA'nın optik iletişim projeleri hakkında daha fazla bilgi için şu adresi ziyaret edin:

https://www.nasa.gov/lasercomms/