После более чем полувекового перерыва человечество снова готовится к путешествию на Луну. Историческая миссия NASA Artemis II, запуск которой запланирован не ранее сентября 2025 года, станет значительным шагом к освоению космоса. Экипаж из четырёх астронавтов отправится в 10-дневную экспедицию, которая станет предшественницей миссии Artemis III, задачей которой будет высадка на Луну и создание бастиона для длительного нахождения человека на её поверхности.
Для миссии Artemis II будет использоваться первая пилотируемая экспедиция на Луну, в рамках которой продемонстрируют технологии лазерной связи (lasercom). Эти разработки, над которыми специалисты из MIT Lincoln Laboratory трудились более двадцати лет, готовы существенно изменить способы коммуникации в космосе. По мере продвижения космических аппаратов всё дальше от Земли, а также увеличения объема научных данных сверхвысокой точности, необходимость в более эффективных решениях для передачи информации на Землю возрастает.
Системы лазерной связи обрабатывают данные в инфракрасный лазерный свет, вместо использования радиоволн, что позволяет увеличивать объем передаваемой информации и сокращать энергозатраты при компактных размерах оборудования. Специально для Artemis II, система оптической связи Orion Artemis II (O2O) будет передавать на Землю видеоматериалы и фотографии высокой четкости с поверхности Луны, а также поддерживать голосовые вызовы, обмен данными и другие сообщения. O2O сможет передавать данные со скоростью до 260 Мбит/с на наземные оптические станции NASA.
Главным элементом O2O является разработанный в Lincoln Laboratory модульный и универсальный оптический терминал MAScOT. Эта система оснащена 4-дюймовым телескопом, установленным на двухосевом поворотном кронштейне, и стационарной задней оптикой. Поворотное устройство точно нацеливает телескоп и отслеживает лазерный луч, позволяя приём и передачу сигналов связи.
MAScOT впервые использовался в космосе в рамках проекта LCRD (Integrated Laser Communications Relay Demonstration) LEO ILLUMA-T (User Modem and Amplifier Terminal), который был отправлен на МКС в ноябре 2023 года. После нескольких недель тестирования первый лазерный луч был передан на спутник NASA LCRD на геосинхронной орбите (GEO).
Первая демонстрация двусторонней релейной лазерной связи, где ILLUMA-T выступила в роли первого пользователя LCRD на низкой околоземной орбите, является значимым достижением для NASA и других космических организаций. Это является шагом к развертыванию оптических релейных систем на Луне и Марсе.
— Брайан Робинсон, руководитель группы оптических и квантовых коммуникаций лаборатории
На протяжении последующих шести месяцев команда лаборатории проводила работы по тестированию и анализу ключевых функций системы, её производительности и полезности для экипажа и пользовательских приложений. Были достигнуты даже более высокие скорости передачи данных, чем ожидалось: 1,2 гигабита в секунду на спуск и 155 Мбит/с на подъём.
Наши успехи с ILLUMA-T содействуют организации потоковой передачи HD-видео на Луну и обратно. Теперь можно представить, как астронавты «Артемиды» используют видеоконференции для консультаций с врачами, координации миссий и прямого вещания их лунных приключений.
— Джейд Ванг, заместитель руководителя группы оптических и квантовых коммуникаций
Для O2O в миссии Artemis II будет задействована та же технологическая платформа MAScOT, которую протестировали на ILLUMA-T. Лаборатория Линкольна поставила оборудование в Центр космических полетов Кеннеди NASA для окончательной установки и испытаний на космическом аппарате Orion в июле 2023 года.
Мы не только занимаемся передачей технологий, но и тесно взаимодействуем с нашими партнёрами, чтобы гарантировать успех миссии. Для подготовки к O2O мы используем опыт, полученный в ходе операций ILLUMA-T и недавно провели репетиции для улучшения координации различных команд.
— Фарзана Хатри, ведущий системный инженер и старший сотрудник Группы оптических и квантовых коммуникаций
В августе 2024 года лаборатория завершила критический этап проверки готовности оптического терминала O2O к миссии. Испытание включало три этапа, на которых проверялись функции команды терминала и телеметрия, различные пользовательские приложения и симулировались действия по активации полезной нагрузки.
Цель O2O заключается в демонстрации эффективности и полезности этой оптической связи для астронавтов и всей миссии. Благодаря оптической связи высокой скорости, мы сможем передавать данные для анализа всего за несколько часов. Более того, астронавты смогут поддерживать связь с Землёй в ходе своего путешествия, вдохновляя как общественность, так и новое поколение исследователей, наподобие того, как это делали астронавты «Аполлона-11» 55 лет назад, впервые ступив на Луну.
— Хатри
Источник: iXBT
