Komunikace od kovového světa přes lasery

Vizualizace sondy Psyche

Pravidelní čtenáři našeho blogu dobře vědí, že se nemůžeme dočkat sondy Psyche, která vyrazí ke stejnojmennému asteroidu. Poslední dobou se však zdá, že NASA chce z už tak atraktivní mise udělat ještě zajímavější – nejprve zpráva o uspíšení startu, pak o využití pokročilých iontových motorů a nejnovější zpráva také udělá radost všem fanouškům technických novinek. Sonda, která se vydá k unikátnímu kovovému asteroidu totiž bude testovat i nové komunikační zařízení, které použije laser místo tradičních radiových vln.

Testovací balíček pochází z projektu DSOC (Deep Space Optical Communications) a jeho cílem je využít světelné fotony k přenosu větších objemů dat za určitý čas. Úkolem tohoto zařízení je zlepšit možnosti komunikace kosmických sond. Nebavíme se přitom o žádných drobných – zlepšení efektivity oproti tradičním metodám by mělo být deseti- až stonásobné! Další výhodou je, že tato zvýšená komunikační kapacita není vyvážena žádným negativem v podobě zvýšené hmotnosti, objemu, či energetických nároků.

TRL v podání NASA - úrovně 1 - 4 jsou spíše teoretické, bez vývoje technologií. Úrovně 4 - 6 jsou přechodem mezi vědeckým výzkumem a inženýrstvím. Od šestého stupně už hovoříme o vývoji skutečné technologie.

TRL v podání NASA – úrovně 1 – 4 jsou spíše teoretické, bez vývoje technologií. Úrovně 4 – 6 jsou přechodem mezi vědeckým výzkumem a inženýrstvím. Od šestého stupně už hovoříme o vývoji skutečné technologie.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

O tom, že budoucnost patří laserové komunikaci, která bude pro příští generace sond nezbytná, je přesvědčeno i Ředitelství vesmírných technologií při NASA (Space Technology Mission Directorate – STMD). Laserová komunikace je v plánech tohoto úřadu řazena velmi vysoko. Projekt DSOC si klade za cíl vyvinout klíčové technologie pro tento systém, které by se daly integrovat do zařízení FLT (Flight Laser Transceiver) pro kosmické použití. FLT si můžeme představit jako dalekohled, který sbírá světelné (laserové) pulsy.

Jedná se o pokročilou technologii, která zatím nebyla nasazena do ostrého provozu, protože se stále vyvíjí. Díky tomu, že se použije na skutečné kosmické sondě, bude moci tato technologie postoupit na 6. úroveň technické připravenosti (TRL – Technology Readiness Level). Šestý stupeň znamená, že daná technologie je plně funkčním prototypem nebo reprezentativním modelem, který se testuje ve skutečném prostředí.

DSOC tak bude technologickým průkopníkem, který může této technologii otevřít dveře do dalších projektů. Laserová komunikace bude v budoucnu potřebná u mnoha projektů, mezi kterými je i pilotovaná výprava k Marsu. Právě u ní bude přítomnost spolehlivého komunikačního systému s vysokým datovým průtokem velmi důležitá. Umožní například přenášení videí ve vysokém rozlišení, což ocení jak vědci, tak i veřejnost. Možnost přenášet rychle velké objemy dat ocení i jiné vědecké sondy, protože už dnes jsou jejich přístroje schopné produkovat gigantické objemy dat, z nichž se na Zemi přenese jen drobná část.

Testování systému OTA (Optical Transceiver Assembly) pro DSOC na zařízení, které eliminuje vliv gravitace.

Testování systému OTA (Optical Transceiver Assembly) pro DSOC na zařízení, které eliminuje vliv gravitace.
Zdroj: https://www.nasa.gov

V roce 2021 by měl být DSOC dokončen a integrován do vznikající sondy Psyche, která má startovat v létě 2022. Zařízení má být schopno přijímat i přenášet laserové paprsky v přesně načasovaných fotonových pulsech. Návrh systému DSOC je založen na vysílání jakéhosi laserového majáku ze Země, což pomůže sondě přesně zorientovat svou pozici pro zpětný přenos ze sondy na Zemi opět pomocí laserového paprsku. Laser na sondě bude založen na zesilovači oscilátoru (master-oscillator power amplifier), který používá optická vlákna.

Signál z majáku se bude vysílat ze komplexu Table Mountain Facility, který spadá pod JPL a leží nedaleko kalifornského města Wrightwood. Pulsy vyslané opačným směrem, tedy z DSOC pak zachytí pozemní teleskop na Palomar Mountain Observatory. Aktivace systému zřejmě přijde šedesát dní po startu, když se zkontrolují všechny palubní systémy. Ke zkouškám pak dojde v době, kdy se bude sonda pohybovat ve vzdálenostech 0,1 – 2,5 AU od Země.

Samotná sonda Psyche byla vybrána od NASA na začátku letošního roku v rámci programu Discovery, který cílí na nízkonákladové, ale úzce specializované robotické mise, které zkoumají sluneční soustavu. Cílem sondy bude kovový asteroid 16 Psyche, který obíhá kolem Slunce zhruba 3× dál než Země. Plánovaný přílet sondy k asteroidu je stanoven na rok 2026. Možnost využít pro tuto misi laserovou komunikaci nadchla i hlavní zástupkyni celého projektu – Lindy Elkins-Tanton: „Kdo by nechtěl komunikovat pomocí laserů a znásobit tak objem dat, které můžeme poslat na zemi i opačným směrem?“

Princip systému DSOC

Princip systému DSOC
Zdroj: https://www.nasa.gov

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pia21499-20170523.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/72/NASA_TRL_Meter.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/tdm_dsoc.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/tdm_dsoc.jpg

Komunikace od kovového světa přes lasery, 5.0 out of 5 based on 27 ratings
Pin It
(Visited 2 512 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (27 votes cast)
(Visited 2 512 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


9 komentářů ke článku “Komunikace od kovového světa přes lasery”

  1. spimfurt napsal:

    Priznam se ze to presahuje moji predstavivost. Zamerit se na majak, fajn. Ale na takovouhle dalku uz je potreba se trefit i v case a ne jen v prostoru. Mirit tam kde Zeme teprve bude. Klobouk dolu pred lidmi kteri to resi.

    • ventyl napsal:

      To sa dnes uz samozrejme riesi. Sondy, ktore su daleko musia pri orientacii anteny kompenzovat latenciu signalu a antenou mierit nie tam, kde zem je, ale tam, kde bude. Mozno su vysielacie laloky smerovych anten sond dostatocne velke na to, ze to nemusi riesit sonda, ale rozhodne to musi riesit pozemne stredisko. Specialne som o tom cital v spojeni s New Horizons.

    • Tonotime napsal:

      O nové komunikačné formy komunikácie majú záujem aj armády našich veľmoci. Prepuklo už veľa afér hecknutia komunikácii. Severná Kórea už dávno skúšala rušiť GPS signál. Napríklad link: http://www.dsl.sk/article.php?article=12483&count=20
      GPS signál údajne nedávno rušili aj rusi v Čiernom mori niektorým západným lodiam.
      A keď sa spoja záujmy armády USA v nejakých smeroch, tam výskum pokračuje rýchlym tempom. Zlepšenie vesmírnych schopnosti NASA a súkromnych vesmírnych firiem je v USA tiež prioritou. Ako povedal jeden geostratég USA Friedman… Ovládnutie oceánoch a blízkeho vesmíru je základom našej moci.
      Ťažko hecknuteľne potrebujú armády aj pre nastupujúce rajety, roboty a dróny.
      Dochádza k situáciam, že technológie, čo už sú už pre armádu USA zastaralé, odovzdávajú NASA alebo iným nádejným súkromníkom v štýle…“ Niečo za niečo“.
      Nemali by sme sa až tak čudovať, ako rýchlo ovládli internetový svet a technológie americké internetové giganty a IT spoločnosti.
      Neprekvapujú ma teda schopnosti NSA v monitorovaní sveta v mobiloch a na Internete v miliárdach denne.
      Prekvapujúci je rýchly vzostup rôznych vesmírnych súkromníkov v USA v blízkom vesmíre v poslednej dobe.
      V USA sa mi páči väčšie prepojenie záujmov armády a výskum nových technológii.
      Čína tiež vypustila do vesmíru satelit, ktorý skúša kvantový prenos informácii. Tá bude ťažko hecknuteľná, alebo špehovaná. Siete na základe kvantového prenosu majú byť schopní zakladať údajne okolo roku 2025.
      Akosi ticho o výskumov takých foriem komunikácii v USA. Čo vešti mimoriadnu dôležitosť. Akurát som zachytil, že Britské jadrové ponorky by už mali byť pred rokom vybavené kvantovými akcelometrami. Tie umožňujú určovať presnú polohu ponoriek bez potreby GPS. Potrebujú ale presné gravitačné mapy Zeme.

  2. Spytihněv napsal:

    No hlavně, aby šlo jen o jeden z experimentů na sondě a ne o hlavní komunikační prostředek. Laser má budoucnost, ale závislost na něm by teď ještě byl pro jakoukoliv sondu hazard. Pěkně vyzkoušet, ale jinak ještě raději debatovat obvyklou cestou. Nebo ji aspoň mít v záloze.

    • Cx napsal:

      Sondy maji vetsinou vice moznosti komunikace vcetne vsesmerovek, ktere jsou pomalejsi ale zase tolik nezalezi na poloze sondy.

      • Vojta napsal:

        Tady předpokládám jako hlavní komunikaci laser. Pak nízkoziskovou směrovou anténu a ještě všesměrovou anténu jako nouzovou, pokud by sonda ztratila orientaci. Do roku 2022 je času ještě dost a nějaké testy tohoto způsobu komunikace jsou snad plánovány i pro sondy k Marsu, takže nepůjde o neodzkoušenou technologii.

    • gg napsal:

      Určitě by nebylo na škodu zkusit použít laser k downloadu velkého množství naměřených dat. Když se to podaří, prostě můžete rychleji pokračovat s dalšími měřeními. Když ne, nic hrozného se asi nestane.

  3. Android napsal:

    Dovolim si malou poznámku k cituji: “ a jeho cílem je využít fotony – mikročástice tvořící světlo “

    na tyhle překlady pozor. Fotony se samozřejmě používají na komunikaci ve vesmíru pořád a od počátku. Spíše by bylo vhodnější říci: “ a jeho cílem je využít fotony na frekvencích ze světelné části elektromagnetického spektra“ a ten text “ mikročástice tvořící světlo “ raději zahodit.

  4. FX napsal:

    Ked citam o komunikacii pomocou laseru, automaticky ma napadne, ze ako chcu riesit problem, ked bude napr. zatiahnuta obloha? Pochopil by som, ak by to bola komunikacia medzi vzdialenou sondou a sondou na obeznej drahe, kt. by fungovala ako retranslacna stanica a dalej by data vysielala na Zem radiom. Pri priamej komunikacii by snad bol vhodnejsi mozno maser a nie laser.

Zanechte komentář