Місія LLCD підтвердила повну придатність лазерних систем для організації дальньої космічного зв'язку
На минулому тижні представники НАСА опублікували остаточні результати реалізації 30-денної місії Lunar Laser Communication Demonstration (LLCD), в якій було задіяно лазерне комунікаційне обладнання, встановлене на борту місячного орбітального апарату Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE), що знаходиться в даний час на навколомісячній орбіті. Згідно з даними НАСА, система лазерних комунікацій працювала стабільно і надійно на дистанції в 380 тисяч кілометрів, забезпечуючи характеристики, які недосяжні для традиційних систем радіозв'язку.
Система LLCD продемонструвала рекордні на сьогоднішній день швидкості передачі даних з Землі і на Землю. 20 листопада 2013 року дані на Землю були передані зі швидкістю 622 мегабіта в секунду, а швидкість зворотного каналу склала 20 мегабіт в секунду. Пульсуючий промінь лазерного світла, що випромінюється лазером з борту орбітального апарату LADEE, приймався наземною станцією в Нью-Мексико, однією з трьох наземних станцій, розташованих на території США та Іспанії.
У використання лазерного світла є декілька очевидних переваг перед використанням радіохвиль для передачі даних в космосі. Першим, і найбільш важливим перевагою є більша пропускна здатність оптичного комунікаційного каналу. Друге, не менш важлива перевага полягає в тому, що лазерний промінь має дуже вузьку спрямованість, завдяки чому його створення вимагає значно меншу кількість енергії, ніж кількість енергії, що йде на генерування радіохвиль, що розходяться в усіх напрямках. Кількість вимагається для передачі даних енергії є основним головним болем інженерів, розробляють космічні апарати, джерела енергії яких часто мають потужність, порівнянну з потужністю звичайної лампочки розжарювання.
Результати 30-денних випробувань системи LLCD перевершили всі очікування фахівців НАСА. Лазерний світло забезпечував стійкий зв'язок з Землею навіть тоді, коли відстань між Місяцем і Сонцем становило всього чотири кутових градуса. Також система працювала без помилок в моменти, коли місяць перебував дуже низько над горизонтом, а світло лазера був змушений проходити через товстий шар атмосфери Землі, піддаючись спотворень від збурень і інших атмосферних явищ. І навіть наявність легкій хмарності ніяк не позначалося на якості комунікаційного каналу.
У разі виникнення будь-яких проблем з земною атмосферою або взаємним розташуванням Землі й Місяця, система LLCD здійснювала автоматичне перемикання на одну з трьох наземних станцій. Крім цього, навіть у найгіршому випадку, коли жодна з наземних станцій не була доступна для зв'язку, система LLCD підтримувала зв'язок із Землею з допомогою старомодних радіосигналів.
Завдяки використанню системи LLCD вся бібліотека даних, зібраних обладнанням апарату LADEE за весь час його перебування на орбіті, була передана на Землю на безпрецедентною швидкістю. Гігабайт інформації був переданий менш ніж за п'ять хвилин часу і причиною обмеження швидкості передачі був, аж ніяк не лазерний канал, нею стала не дуже досконала система зв'язку між комп'ютером орбітального апарату LADEE і блоком управління системи LLCD. А при використанні традиційного радіоканалу передача такого ж обсягу інформації зайняла б кілька днів.
Успішне завершення місії LLCD дає зелене світло наступної місії, місії Laser Communications Relay Demonstration (LRCD), космічний апарат якої буде обладнаний більш досконалої лазерною системою, здатної забезпечити швидкість передачі інформації до 2.88 гігабіта в секунду. Космічний апарат LRCD буде виведений в космос в 2017 році і займе місце на геосинхронній орбіті, де він буде перебувати протягом п'яти років.
На наведеному нижче відеоролику можна подивитися виступ Чарльза Болдена (Charles Bolden), одного з адміністраторів НАСА, яке було передано на Місяць і повернуто назад на Землю з допомогою лазерного комунікаційного каналу системи LLCD.