NASA, Optik Antenlerle Başarılı Deneyler Yaparak Derin Uzay Lazer İletişiminde Yeni Bir Sayfa Açıyor

Geçtiğimiz günlerde NASA, Derin Uzay Ağı'ndaki (DSN) hibrit bir antenin "Prosaic" uzay aracından gelen yakın kızılötesi lazer sinyallerini başarıyla takip ettiğini ve kodunu çözdüğünü duyurdu.
Bu deneysel anten sadece RF sinyallerini alma yeteneğine sahip olmakla kalmıyor, aynı zamanda optik sinyallerin alımını ve işlenmesini de başarıyla gerçekleştiriyor; bu da derin uzay lazer iletişim teknolojisinin geliştirilmesi için yeni olanaklar sağlıyor.
Bu deneyde anten, Psyker uzay aracının uzayın derinliklerindeki uçuşu sırasında yayınladığı RF ve yakın kızılötesi lazer sinyallerine başarılı bir şekilde kilitlendi ve DSN'nin dev çanak anteninin optik/lazer iletişime geçiş potansiyelini ortaya koydu. Bu geçiş yalnızca uzay araştırmalarını geliştirmekle kalmayacak, aynı zamanda ağ gereksinimleri arttıkça derin uzay ağları için daha sağlam destek sağlayacak.
Deep Space Station 13 olarak adlandırılan hibrit anten, Barstow, California yakınlarındaki Goldstone Deep Space İletişim Merkezi'nde bulunuyor. Kasım 2023'ten bu yana NASA'nın Derin Uzay Optik İletişimi (DSOC) teknolojisi gösterimi için uydu-yer hattı lazerlerini takip ediyor. Bu teknoloji gösterisine yönelik uçan lazer alıcı-verici, ajansın 13 Ekim 2023'te fırlattığı Psyker uzay aracında bulunuyor.
DSN, DSOC ve Psyche programlarının tümü NASA'nın Güney Kaliforniya'daki Jet Propulsion Laboratuvarı (JPL) tarafından yönetilmektedir. "Teknoloji gösterisinin başlatılmasından kısa bir süre sonra, hibrit antenimiz DSOC uydu-yer hattına başarıyla ve güvenilir bir şekilde kilitlendi ve Psyche radyo frekansı sinyalini aldı. Bu, ilk senkronize radyo ve optik frekanslı derin uzay iletişimimiz için bir kilometre taşıdır."
2023 yılının sonunda hibrit anten, 20 milyon mil (32 milyon kilometre) uzaktaki Pursek uzay aracından saniyede 15,63 megabit hızında veri indirdi; bu, radyo frekansı iletişiminden yaklaşık 40 kat daha hızlıydı. aynı mesafe. 1 Ocak 2024 itibarıyla anten, Psyker'ın piyasaya sürülmesinden önce DSOC'ye yüklenen başka bir ekip fotoğrafını başarıyla indirdi.
Spesifik mekanizmalar
Lazer fotonların algılanmasını sağlamak için hibrit antenin içine yedi adet ultra hassas bölümlü ayna monte edilmiştir. Bu aynalar, 3,3-ft (1-metre) açıklıklı bir teleskopun ışık toplama açıklığını taklit eder ve lazer fotonları antene ulaştıkça, her ayna fotonları yansıtır ve onları tam olarak yüksek bir noktaya yönlendirir. pozlama kamerası. Kamera tarafından toplanan lazer sinyalleri daha sonra fiber optik yoluyla, Jet Propulsion Laboratuvarı'ndaki (JPL) Mikro Cihaz Laboratuvarı tarafından tasarlanıp üretilen, kriyojenik olarak soğutulmuş yarı iletken nanotel tek foton dedektörüne iletilir.
JPL'nin Hibrit Anten Haberleşme Yer Sistemleri Müdür Yardımcısı ve Teslimat Müdürü Barzia Tehrani şunları söyledi: "Bu, 34-metrelik esnek bir yapı üzerine kurulu son derece uyumlu bir optik sistemdir. Aynalardan, hassas sensörlerden ve kameralardan oluşan bir sistem kullanıyoruz. Lazer ışığını derin uzaydan dedektöre ulaşan optik fibere aktif olarak hizalayın ve yönlendirin."
Ayrıca ekibin, antenin gelecekte Mars'tan Dünya'ya en uzak noktasından (Güneş'ten Dünya'ya olan mesafenin 2,5 katı mesafe) yayılan lazer sinyallerini tespit edebileceğini umduğunu da açıkladı. Psyker, metal bakımından zengin asteroit Psyker'ı araştırmak için Mars ve Jüpiter arasındaki ana asteroit kuşağına giderek haziran ayında bu mesafeye ulaşacak.
Anten üzerindeki yedi bölümlü ayna, çok daha büyük ve daha güçlü bir 64-bölümlü aynanın (bir 26-ayak ({{) eşdeğeri) gelecekte kullanılmasına olanak sağlayacak bir kavram kanıtıdır. 6}} metre) açıklıklı teleskop.
Altyapı Çözümleri
DSOC, insanoğlunun bir sonraki büyük atılımını, yani insanları Mars'a göndermeyi desteklemek için karmaşık bilimsel bilgileri, videoları ve yüksek çözünürlüklü görüntüleri aktarabilen daha yüksek veri hızlı iletişimin önünü açıyor. Teknolojinin yakın zamanda yapılan bir gösterimi, uzaydan gelen ilk ultra yüksek çözünürlüklü videoyu rekor bir bit hızında başarıyla ileterek, derin uzay iletişiminde büyük bir atılımı işaret etti.
DSN'nin (Derin Uzay Ağı) Kaliforniya, Madrid ve Avustralya'nın Canberra kentinde olmak üzere dünya çapında 14 tesisi bulunmaktadır. Bu hibrit antenler, telemetri verileri (uzay aracı sağlık ve konum bilgileri dahil) gibi daha küçük bant genişliği verilerini almak için radyo frekanslarıyla desteklenen optik iletişimleri kullanarak büyük miktarlarda veri alma kapasitesine sahiptir.