Лазерная технология NASA в миссии Artemis II

Пока четыре астронавта миссии Artemis II впервые за 50 лет летят к Луне, они ведут с нами разговор через инфракрасный лазер. Система Orion Artemis II Optical Communications System (O2O), разработанная NASA совместно с лабораторией MIT Lincoln, передает данные с борта корабля Orion на Землю со скоростью до 260 Мбит/с. Это в десятки раз быстрее радиосвязи, которая обычно обеспечивает 10–20 Мбит/с. Благодаря этому астронавты могут отправлять на Землю видео высокой четкости, фотографии и научные данные практически в реальном времени. За первые дни работы система уже передала свыше 100 гигабайт информации (по данным NASA).

Лазер против радио: скорость и объемы:

основное отличие лазерной связи от радиосвязи — пропускная способность. Радиоволны расширяются при распространении, теряя энергию на больших расстояниях. Лазерный луч, использующий инфракрасный свет, сохраняет энергию, позволяя передавать данные с гораздо большей скоростью. O2O передает данные на скорости до 260 Мбит/с. Для сравнения, спутниковый интернет Starlink на околоземной орбите дает схожие скорости, но на расстоянии до 1500 км от Земли. O2O же работает на дистанции около 384 000 км. Система позволяет транслировать видео 4K в реальном времени и быстро пересылать большие массивы телеметрии.

Как это работает и с какими сложностями сталкиваются:

сердце системы — терминал MAScOT размером с домашнюю кошку. Он оснащен 4-дюймовым телескопом на двухосном шарнирном креплении, который точно направляет луч на приемную станцию на Земле. «Самая значительная техническая миссия — наведение лазера с достаточной точностью,» — отмечает Робинсон. Луч должен попасть в цель диаметром около 6 км на Земле, что требует точности в тысячные доли градуса. Однако есть препятствия. Атмосфера и погодные условия Земли могут ослаблять или рассеивать лазерный сигнал. Облака, дождь, пыль или турбулентность способны нарушить связь. Поэтому наземные станции приема (в Нью-Мексико, Калифорнии и Австралии) расположены в регионах с минимальной облачностью. Кроме того, движение космического корабля и Земли требует постоянного корректирования наведения. Возможны и кратковременные потери связи, когда корабль проходит за Луной.

Почему это важно для будущего космоса:

успех O2O — не просто технический прорыв. Это фундамент для будущих миссий на Луну и Марс. Лазерная связь обеспечит высокоскоростной канал для постоянного контакта с астронавтами, позволяя им обмениваться большими объемами данных, видео и даже проводить видеоконференции с Землей. Технология также позволит удаленно управлять роботами и инфраструктурой на других планетах в режиме, близком к реальному времени. Хотя задержка сигнала до Марса составит несколько минут, высокая пропускная способность лазерного канала гарантирует, что огромный объем данных будет доставлен сразу после получения сигнала.

Следующие шаги:

миссия Artemis II станет последней в серии демонстраций лазерных технологий NASA. Полученные данные помогут улучшить системы наведения, повысить надежность оборудования и адаптировать технологии для более дальних перелетов. Ожидается, что в будущем спутниковые ретрансляторы помогут закрыть пробелы в связи, когда корабль находится за Луной. Технология O2O закладывает основу для создания интернет-подобных сетей между планетами. Если испытания пройдут успешно, мы окажемся на шаг ближе к будущему, где сообщение с Луны или Марса станет обыденностью.

*(По данным NASA, MIT Lincoln Laboratory и Scientific American)*