Laser Fast: Hỗ trợ nhiệm vụ truyền kèo nhà cái 88 Pathfinder trên Trạm vũ trụ quốc tế
quay quanh trái đất cứ sau 90 phút và di chuyển với tốc độ 17.500 dặm một giờ - hoặc năm dặm mỗi giây - Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) có một tầm nhìn thay đổi liên tục xuống đất. Quỹ đạo này làm cho Phòng thí nghiệm vi trọng lực trở thành phương tiện hoàn hảo để kiểm tra khả năng tồn tại của hệ thống truyền kèo nhà cái 88 tiếp sức mặt đất dựa trên không gian laser.
NASA dự định thí nghiệm Illuma-T, được tài trợ như một nhiệm vụ Pathfinder, để chứng minh rằng có một cách hiệu quả hơn để giao tiếp giữa Trái đất và không gian hơn tần số vô tuyến (RF). Mục tiêu của nhiệm vụ: để chứng minh rằng có thể sử dụng liên lạc bằng laser ở tốc độ dữ liệu cao theo cả hai hướng giữa các đối tượng dựa trên không gian như vệ tinh (hoặc, trong trường hợp này là ISS) và mặt đất kèo nhà cái 88 qua một vệ tinh tiếp sức riêng biệt trên quỹ đạo địa lý.
“The reason it's called a pathfinder is because if it worked, which it did, then future missions could employ laser communications to transmit their mission data via a relay satellite in geosynchronous orbit,” said Dr. Jim Jaques, ILLUMA-T program manager for CACI. “This will allow our earth observation or scientific mission satellites in low Earth orbit to never have to wait again for a direct line of sight to a ground station to communicate.”
Tuy nhiên, đảm bảo thành công nhiệm vụ sẽ yêu cầu nhiều năm hợp tác giữa các công ty cơ quan và công nghệ như CACI, nhà cung cấp đã được chứng minh các hệ thống quang học và quang tử. Điều này bao gồm các thách thức như phát triển hệ thống khuếch đại và modem dựa trên không gian có khả năng chuyển đổi và truyền dữ liệu kỹ thuật số thành dữ liệu quang học và ngược lại, ở tốc độ loại laser.
Tại sao laser? Ưu điểm so với RF truyền thống
Khi nói đến việc truyền dữ liệu, laser cung cấp một số lợi thế so với các hệ thống dựa trên RF truyền thống. Bởi vì laser là định hướng thay vì trải đều trên băng kèo nhà cái 88 bận rộn, dữ liệu chúng truyền an toàn hơn, rõ ràng và đầy đủ hơn. Sau đó, có kích thước, trọng lượng và lợi ích năng lượng: chúng có tốc độ đầu vào/đầu ra dữ liệu cao hơn 10 đến 100 lần so với hệ thống RF tương đương.
MạnhTruyền kèo nhà cái 88 laser không phải là công nghệ của tương lai - đó là công nghệ của hiện tại. Chúng tôi đã chứng minh nó hoạt động và ngành công nghiệp đã sẵn sàng để áp dụng nó.-Tiến sĩ Jim Jaques, Giám đốc chương trình CACI cho Illuma-T
Nó cũng cho phép những gì được gọi là khóa thay đổi pha vi sai chế độ nổ (DPSK), được NASA yêu cầu đối với phương pháp trình diễn truyền kèo nhà cái 88 liên lạc laser tích hợp LEO Modem và thiết bị đầu cuối khuếch đại, hoặc Illuma-T, nhiệm vụ. Như một định dạng điều chế-hoặc cách dữ liệu được chuyển đổi và truyền từ một đầu của liên kết sang đầu kia-DPSK chế độ nổ truyền dữ liệu trong các vụ nổ ngắn thay vì các luồng liên tục. Điều này cho phép linh hoạt trong phân phối năng lượng và tốc độ dữ liệu, cho phép các nhà khai thác sử dụng độ dài nổ dài hơn để đạt được tốc độ dữ liệu cao hơn và độ dài nổ ngắn hơn để đạt được tốc độ thấp hơn.
Phát triển công nghệ quan trọng cho nhiệm vụ
NASA được giao nhiệm vụ CACI, đã nghiên cứu và phát triển công nghệ truyền kèo nhà cái 88 quang và quang tử trong hơn 20 năm, với việc sản xuất modem và bộ khuếch đại quang học được sử dụng trong thiết bị đầu cuối Illuma-T. Về cơ bản, bộ não của hệ thống truyền kèo nhà cái 88 laser, modem và bộ khuếch đại sẽ cần nhận dữ liệu liên lạc tốc độ cao kèo nhà cái 88 qua Ethernet từ các máy thu, chuyển đổi dữ liệu thành các photon và sau đó khuếch đại chúng thành một mức năng lượng đủ để liên kết một vệ tinh rơle trong quỹ đạo địa lý. Đảo ngược, hệ thống sẽ cần nhận dữ liệu từ mặt đất kèo nhà cái 88 qua vệ tinh rơle và thực hiện quá trình ngược lại, biến ánh sáng thành các electron và dữ liệu dựa trên Ethernet.
Với dòng thời gian phát triển ngắn trùng với sự khởi đầu của đại dịch CoVID-19, nhóm của tối đa 15 kỹ sư CACI và nhân viên hỗ trợ phải tìm cách vượt qua cả các hạn chế dựa trên sức khỏe và các thách thức kỹ thuật và hậu cần phức tạp. Điều này bao gồm kế toán cho các vấn đề ổn định có thể xảy ra với các bộ khuếch đại quang học khi sử dụng laser ở chế độ nổ và đảm bảo rằng các thành phần thương mại được sử dụng trong hệ thống có thể chịu được một môi trường trong đó nhiệt độ có thể nằm trong khoảng 250 ° F trong ánh sáng mặt trời trực tiếp và -250 ° F ở mặt trời.
Các thành phần thương mại không thực sự được thiết kế để hoạt động trong môi trường không gian, theo ông Ja Jaques. Việc sửa đổi vỏ và điều khiển nhiệt của modem nên nó sẽ hoạt động ở nhiệt độ không gian chắc chắn là một thách thức vì bản thân các thành phần không có nghĩa là hoạt động trong các điều kiện đó.
Hỗ trợ, thành công và tương lai của truyền kèo nhà cái 88 không gian
Vào tháng 11 năm 2023, tải trọng Illuma-T được chế tạo của NASA đã được đưa ra và tích hợp với ISS. Khi đã trong quỹ đạo và sau khi điều chỉnh được thực hiện, hệ thống và modem được liên kết với vệ tinh Trình diễn truyền kèo nhà cái 88 liên lạc laser (LCRD) của cơ quan, hoàn thành thành công hệ thống chuyển tiếp truyền kèo nhà cái 88 laser đầu tiên, hai chiều đầu tiên của NASA.
Trong sáu tháng tới, CACI đã cung cấp hỗ trợ nhiệm vụ cho NASA, cung cấp chuyên môn về các câu hỏi và vấn đề hoặc kèo nhà cái 88 số mà cơ quan muốn thay đổi. Tổng cộng, các chuyên gia CACI đã dành bốn năm cho dự án Illuma-T, mà NASA đã vứt bỏ từ ISS vào tháng 7 năm 2024, khiến nó từ từ đốt cháy khi nó rơi vào bầu khí quyển trong vài năm tới. Tuy nhiên, sự chuyển đổi truyền kèo nhà cái 88 mà nhiệm vụ đã ra mắt, tuy nhiên, chỉ mới bắt đầu.
Hồi The ISS thực sự chỉ là một nền tảng đã tồn tại mà chúng ta có thể sử dụng cho nhiệm vụ này, nhưng đó không bao giờ là ý định rằng đó sẽ là ngôi nhà dài hạn cho công nghệ này, ông Ja Jaques nói. NASA NASA đã chứng minh rằng nó đã hoạt động. Nó không còn là một thử nghiệm và là điều mà NASA coi là một công nghệ truyền kèo nhà cái 88 khả thi cho các nhiệm vụ khoa học trong tương lai. Và khi những nhiệm vụ trong tương lai đến, CACI sẽ sẵn sàng hỗ trợ họ.