Высокоскоростной оптический downlink: как развивается оптическая связь «космос-Земля»
Возможность оптических каналов связи передавать из космоса на Землю высокоскоростные потоки данных настолько привлекает игроков космической индустрии, что заставляет мириться и придумывать способы борьбы с основным недостатком оптики — большими потерями в атмосфере. Например, использовать адаптивную оптику и алгоритмы коррекции ошибок. Система адаптивной оптики механически деформирует приёмник для устранения погрешностей изображений. А компания Lockheed Martin исследует немеханические методы борьбы с атмосферными помехами. При этом приёмные станции строят в местах с малым числом пасмурных дней — в пустынях или горах, но в таких местах как правило крайне непросто создавать необходимую инфраструктуру. Подробнее — в материале SATCOMRUS.
Сети и терминалы для оптической связи
Канадский стартап Kepler Communications строит высокоскоростную сеть передачи данных, обеспечивающую подключение к интернету в космосе. На сегодня в ведении у оператора находится 21 космический аппарат, из которых 2 оборудованы терминалами оптической связи (OCT). В апреле 2023 г. компания привлекла $92 млн на развёртывание своей группировки, оно запланировано на 2024 г., начало эксплуатации — на 2025 г.
AAC Clyde Space в альянсе с разработчиком компонентов TNO, в свою очередь, в начале 2024 г. успешно передала данные с лазерного терминала спутниковой связи SmallCAT, установленного на спутнике Norsat-TD, на Землю. В пресс-релизе компании генеральный директор AAC Clyde Space Луис Гомеш констатирует быстрый рост спроса на лазерную связь между спутниками и Землей и неизбежность освоения этой технологии. AAC Clyde Space, являясь интегратором космических услуг, видит большой коммерческий успех этой разработки.
BridgeComm в начале года подписала соглашение с фирмой X-Lumin на поставку OCT «земля-космос». Интересным является тот факт, что разработчик анонсировал свою технологию как всепогодную и работающую в любой точке мира. X-Lumin предлагает наземные оптические беспроводные линии связи «точка-точка» и наземную оптическую станцию связи со спутниками, находящимися на любых орбитах.
Mitsubishi Electric в 2022 г. создала лазерный терминал, способный определять точное направление входящего луча, что значительно упрощает настройку двух терминалов друг на друга. Также становится ненужным специальный датчик определения направления луча. Словно в ответ на это Sony в 2022 г. создала дочернюю компанию Sony Space Communications Corporation (SSC), цель которой — разработка систем космической оптической спутниковой связи.
Канадский стартап Kepler Communications строит высокоскоростную сеть передачи данных, обеспечивающую подключение к интернету в космосе. На сегодня в ведении у оператора находится 21 космический аппарат, из которых 2 оборудованы терминалами оптической связи (OCT). В апреле 2023 г. компания привлекла $92 млн на развёртывание своей группировки, оно запланировано на 2024 г., начало эксплуатации — на 2025 г.
AAC Clyde Space в альянсе с разработчиком компонентов TNO, в свою очередь, в начале 2024 г. успешно передала данные с лазерного терминала спутниковой связи SmallCAT, установленного на спутнике Norsat-TD, на Землю. В пресс-релизе компании генеральный директор AAC Clyde Space Луис Гомеш констатирует быстрый рост спроса на лазерную связь между спутниками и Землей и неизбежность освоения этой технологии. AAC Clyde Space, являясь интегратором космических услуг, видит большой коммерческий успех этой разработки.
BridgeComm в начале года подписала соглашение с фирмой X-Lumin на поставку OCT «земля-космос». Интересным является тот факт, что разработчик анонсировал свою технологию как всепогодную и работающую в любой точке мира. X-Lumin предлагает наземные оптические беспроводные линии связи «точка-точка» и наземную оптическую станцию связи со спутниками, находящимися на любых орбитах.
Mitsubishi Electric в 2022 г. создала лазерный терминал, способный определять точное направление входящего луча, что значительно упрощает настройку двух терминалов друг на друга. Также становится ненужным специальный датчик определения направления луча. Словно в ответ на это Sony в 2022 г. создала дочернюю компанию Sony Space Communications Corporation (SSC), цель которой — разработка систем космической оптической спутниковой связи.
Оптическая связь для дальнего космоса
Одной из наиболее перспективных областей применения оптической связи является Луна, поскольку в ближайшее время, в связи с реализацией международных и национальных лунных проектов, ожидается резкий рост трафика «Луна-Земля». В этой сфере наибольшую активность проявляет американское космическое агентство NASA.
В 2022 году полезная нагрузка TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD) на борту космического аппарата класса CubeSat реализовала канал 100 Гбит/с. TBIRD создана в лаборатории Линкольна Массачусетского университета и установлена на CubeSat производства Terran Orbital в рамках программы NASA Pathfinder Technology Demonstrator. На следующей версии была увеличена вдвое. Как утверждается, 200 Гбит/с — это рекорд для линии связи «космос-Земля».
Одной из наиболее перспективных областей применения оптической связи является Луна, поскольку в ближайшее время, в связи с реализацией международных и национальных лунных проектов, ожидается резкий рост трафика «Луна-Земля». В этой сфере наибольшую активность проявляет американское космическое агентство NASA.
В 2022 году полезная нагрузка TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD) на борту космического аппарата класса CubeSat реализовала канал 100 Гбит/с. TBIRD создана в лаборатории Линкольна Массачусетского университета и установлена на CubeSat производства Terran Orbital в рамках программы NASA Pathfinder Technology Demonstrator. На следующей версии была увеличена вдвое. Как утверждается, 200 Гбит/с — это рекорд для линии связи «космос-Земля».
Проекты NASA по лазерной связи. Источник.
Кот из дальнего космоса
Расхожая шутка гласит, что сегодня все инфокоммуникационные ресурсы мира направлены на то, чтобы публиковать котов в социальных сетях. Поэтому неудивительно, что героем видео, переданного с расстояния 31 млн км, стал рыжий кот одного из сотрудников NASA.
Расхожая шутка гласит, что сегодня все инфокоммуникационные ресурсы мира направлены на то, чтобы публиковать котов в социальных сетях. Поэтому неудивительно, что героем видео, переданного с расстояния 31 млн км, стал рыжий кот одного из сотрудников NASA.
Источник.
11 декабря 2023 года по лазерному каналу связи со скоростью 267 мбит/с с космического аппарата Psyche («Психея»), направляющегося к поясу астероидов между Марсом и Юпитером, транслировалось пятнадцатисекундное тестовое видео сверхвысокой четкости. Первый сеанс связи прошёл 14 ноября, и с каждым новым сеансом скорость передачи росла: 62,5 Мбит/с, 100 Мбит/с и 267 Мбит/с; на Земле приняли в общей сложности 1,3 Тбит данных.
Демонстрация оптической связи в глубоком космосе является последней в серии демонстраций оптической связи, финансируемых программой Technology Demonstration Missions (TDM).
11 декабря 2023 года по лазерному каналу связи со скоростью 267 мбит/с с космического аппарата Psyche («Психея»), направляющегося к поясу астероидов между Марсом и Юпитером, транслировалось пятнадцатисекундное тестовое видео сверхвысокой четкости. Первый сеанс связи прошёл 14 ноября, и с каждым новым сеансом скорость передачи росла: 62,5 Мбит/с, 100 Мбит/с и 267 Мбит/с; на Земле приняли в общей сложности 1,3 Тбит данных.
Демонстрация оптической связи в глубоком космосе является последней в серии демонстраций оптической связи, финансируемых программой Technology Demonstration Missions (TDM).
Лазерные ретрансляторы на ГСО
В декабре 2023 г. смонтированный на японском модуле МКС терминал ILLUMA-T сопрягся с геостационарным спутником NASA Laser Communications Relay Demonstration (LCRD). Через этот КА любые миссии в дальний космос, независимо от того, находятся ли они в прямой видимости центральной станции, смогут поддерживать лазерное соединение с Землёй.
Данная схема будет использоваться для поддержки высокоскоростной связи миссии Artemis II — первого после долгого перерыва пилотируемого облёта Луны. Платформа O2O (Optic To Orion Artemis II) для поддержки этой миссии уже доставлена на космодром. Она способна передавать с Луны видео в формате 4K.
Системы лазерной связи также могут обеспечить корректную навигацию: по оптическим каналам поступают более точные данные о местоположении, чем по радиочастотным.
Для МКС лазер тоже востребован, т.к. данные гиперспектральной системы ДЗЗ HISUI возят с Международной космической станции на накопителях.
Европейское космическое агентство использует оптические линии связи для передачи данных со спутников ДЗЗ на геостационарные аппараты. Два спутника EDRS расположены в орбитальных позициях 9° в.д. (EDRS-A) и 31° в.д. (EDRS-C). Они собирают информацию с низкоорбитальных спутников, используя оптические каналы.
В декабре 2023 г. смонтированный на японском модуле МКС терминал ILLUMA-T сопрягся с геостационарным спутником NASA Laser Communications Relay Demonstration (LCRD). Через этот КА любые миссии в дальний космос, независимо от того, находятся ли они в прямой видимости центральной станции, смогут поддерживать лазерное соединение с Землёй.
Данная схема будет использоваться для поддержки высокоскоростной связи миссии Artemis II — первого после долгого перерыва пилотируемого облёта Луны. Платформа O2O (Optic To Orion Artemis II) для поддержки этой миссии уже доставлена на космодром. Она способна передавать с Луны видео в формате 4K.
Системы лазерной связи также могут обеспечить корректную навигацию: по оптическим каналам поступают более точные данные о местоположении, чем по радиочастотным.
Для МКС лазер тоже востребован, т.к. данные гиперспектральной системы ДЗЗ HISUI возят с Международной космической станции на накопителях.
Европейское космическое агентство использует оптические линии связи для передачи данных со спутников ДЗЗ на геостационарные аппараты. Два спутника EDRS расположены в орбитальных позициях 9° в.д. (EDRS-A) и 31° в.д. (EDRS-C). Они собирают информацию с низкоорбитальных спутников, используя оптические каналы.
Китайские 10 Гбит/с
Китай намерен построить обширную трехступенчатую сеть связи, навигации и дистанционного зондирования для поддержки операций в дальнем космосе. Группировка будет состоять из космических аппаратов, размещенных в окололунном пространстве и точках Лагранжа Земля-Луна. В первую очередь эта система будет работать на национальные проекты (в 2030-х годах Китай планирует создать лунную станцию), но планируется и предоставление услуг на коммерческой основе.
В октябре 2023 г. компания Changguang Satellite Technology (CGST) провела испытание лазерной связи между спутником дистанционного зондирования Jilin-1 и наземной станцией. 5 октября 2023 года последняя получила 120 ГБ изображений, переданных бортовым терминалом. Скорость во время передачи изображений со спутника на землю достигла 10 Гбит/с и 10 Мбит/с на линии «Земля-спутник». В будущем Changguang Satellite планирует увеличить скорость сначала до 40 Гбит/с, затем до 100 Гбит/с.
Оптические линии связи для CGST крайне актуальны, поскольку сегодня компания владеет более чем ста спутниками ДЗЗ и намерена к 2025 г. расширить группировку до 300 КА. Поэтому CGST также работает над созданием межспутниковых линий связи.
Китай намерен построить обширную трехступенчатую сеть связи, навигации и дистанционного зондирования для поддержки операций в дальнем космосе. Группировка будет состоять из космических аппаратов, размещенных в окололунном пространстве и точках Лагранжа Земля-Луна. В первую очередь эта система будет работать на национальные проекты (в 2030-х годах Китай планирует создать лунную станцию), но планируется и предоставление услуг на коммерческой основе.
В октябре 2023 г. компания Changguang Satellite Technology (CGST) провела испытание лазерной связи между спутником дистанционного зондирования Jilin-1 и наземной станцией. 5 октября 2023 года последняя получила 120 ГБ изображений, переданных бортовым терминалом. Скорость во время передачи изображений со спутника на землю достигла 10 Гбит/с и 10 Мбит/с на линии «Земля-спутник». В будущем Changguang Satellite планирует увеличить скорость сначала до 40 Гбит/с, затем до 100 Гбит/с.
Оптические линии связи для CGST крайне актуальны, поскольку сегодня компания владеет более чем ста спутниками ДЗЗ и намерена к 2025 г. расширить группировку до 300 КА. Поэтому CGST также работает над созданием межспутниковых линий связи.
27/06/2024 АНАЛИТИКА