Пользователь
0,0
рейтинг
21 октября 2012 в 08:30

Администрирование → Следующая эра сети дальней космической связи (DSN) NASA лежит в области рентгеновского излучения и лазеров перевод

Тестирование космической оптической лазерной связи начнется в следующем году, рентгеновские системы навигации и связи в процессе развития.

image
70-метровая антенна в Голдстоуне. Источник: NASA / JPL

Спустя полвека использования радио для отслеживания и коммуникации со всеми аппаратами, от первых лунных Рейнджеров до зондов Вояджер, сейчас пересекающих границу солнечной системы и уходящих в межзвездное пространство, NASA вкладывает $ 2 млрд. в сеть дальней космической связи (DSN) опирающуюся на оптический и рентгеновский спектр.

В следующем году NASA планирует запустить демонстрационный полет для проверки оптической лазерной связи для миссии на Луне LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer — программа изучения лунной атмосферы и пылевого окружения её орбиты). И вскоре последуют оптические миссии для проверки возможностей лазерного ретранслятора на геостационарной орбите земли (GEO).

«DSN работает почти безупречно, делая все, что мы просим, — сказал Лесли Дойтч, главный технолог Управления межпланетных сетей Лаборатории реактивного движения NASA. — Не было случаев, когда при вызове через DSN космические миссии были потеряны, но в нескольких случаях DSN использовался для сохранения миссии».

Используя три наземных комплекса: в Голдстоуне, Калифорния; Канберре, Австралия; и Мадриде, Испания, — DSN отслеживает около 35 космических аппаратов с успехом, превышающим 98 процентов.

Но время от времени NASA использует другие радиотелескопы. Дойтч отмечает, что при недавнем приземлении Марсианской научной лаборатории (Mars Science Lab), в качестве резервных возможностей использовалась DSN радиообсерватории Паркерс в Австралии, для того чтобы отследить сигналы MSL во время входа, спуска и посадки на Марс.

«У нас есть узкие места в том, что инструменты на Марсе могли бы вернуть больше данных, если бы мы имели более мощные каналы связи», — сказал Дойтч.

Везде, где есть много исследовательской деятельности, говорит Дойтч, также осмыслено создавать GPS-подобные возможности, чтобы помочь навигации на поверхности планеты. Дойтч отмечает, что возможность GPS для Марса все еще изучается и возможно реализуется уже в ближайшие десятилетия.

Между тем, NASA будет испытывать лазерные коммуникации. LLCD (Lunar Laser Communications Demonstration — демонстрация лазерной коммуникации с Луной) будет запущена с LADEE в январе следующего года и продемонстрирует скорость лазерной передающей линии с Луны в 622 мегабайт [в секунду].
Затем в конце 2017 года будет запущен демонстрационный проект лазерной ретрансляции (LCRD — the Laser Communications Relay Demonstration Project) совместно с коммерческим спутником Space Systems/Loral. С геостационарной орбиты LCRD непрерывно в течение двух лет будет испытывать высокоскоростную передачу данных с помощью оптической коммуникации.

LCRD будет использовать лазеры в 0,5Вт; что приблизительно соответствует текущей мощности при записи DVD-дисков. Но увеличение этого показателя всего лишь до 5 Вт позволит технологии LCRD обеспечить линию связи с исходящей скоростью 1 гигабайт в секунду и входящей скоростью 100 мегабайт в секунду на земной орбите. Это от 10 до 100 раз быстрее, чем сейчас обеспечивают DSN на радиочастотах.

«Нам нужен оптический ретранслятор на геостационарной орбите к 2022 году», — говорит Дэвид Израиль, инженер космической связи NASA в Центре космических полетов Годдарда.

Хотя Израиль утверждает, что NASA будет использовать «безопасную для глаз» длину волны и гарантировать, что их лазеры никогда не пересекут путь самолета или спутника, он отмечает, что наибольшую техническую проблему для оптических коммуникаций представляют обычные облака.

Таким образом, при поиске места для наземных оптических приемников, почему бы просто не пойти в районы, в которых почти постоянно ясное небо?

«Великолепный прием на некоторых изолированных горных вершинах идеально подходит для астрономии, — сказал Израиль. — Но если у вас высокая скорость передачи данных с орбиты туда, то может и не быть [эффективного] способа получить эти данные с горы».

Таким образом, одной из проблем для наземных оптических телескопов связи является обеспечение баланса между оптимальной «видимостью» и использованием существующих линий коммуникационной инфраструктуры, необходимых для быстрого перенаправления входящих данных обратно к удаленным исследователям.

NASA также исследует пригодность природных астрофизических источников рентгеновского излучения для создания космической навигационной системы, которая бы функционировала в масштабе солнечной системы аналогично GPS. Идея состоит в том, чтобы использовать [аккрецирующие миллисекундные] пульсары, вращающиеся нейтронные звезды, испускающие рентгеновские лучи с периодичностью в миллисекунды, для точного определения курса корабля и его положения.

image
Voyager 1 Источник: NASA/JPL

«Системе XNAV, — говорит Кит Джендреау, астрофизик Центра космических полетов NASA в Годдарде, — потребуется рентгеновский детектор с возможностью слежения, чтобы наблюдать несколько пульсаров в течение времени».

«Пульсары производят регулярные импульсы, которые могут соперничать по точности с атомными часами на протяжении нескольких месяцев и лет, — сказал Джендреау. — GPS это группировка спутников, каждый из которых содержит атомные часы, передающие точное время. GPS приемники получают с нескольких спутников сигналы времени, и по этим данным рассчитывают свои координаты. Для XNAV нашими часами будут пульсары, распределенные в галактическом масштабе, которые позволят обеспечить GPS-навигацию как по всей Солнечной системе, так и за ее пределами».

Сегодня для навигации к внешним планетам используют систему дальней космической связи и бортовые звездные датчики космического аппарата для вычисления точного положения. Но Дойтч говорит, что XNAV может сделать работу автономной навигации космических аппаратов даже более точной.

«XNAV создал бы 3-мерные позиционные данные от пульсаров, расположенных в различных направлениях на небе», — говорит Джендреау. Он также отмечает, что в дополнение к трем пульсарам, которые космический аппарат будет использовать для определения своей позиции, четвертый пульсар будет предоставлять независимые измерения времени.

Исследователь внутреннего строения нейтронных звезд — (NICER — Neutron Star Interior Composition Explorer) — это предлагаемый NASA эксперимент для тайминга пульсаров, который смог бы продемонстрировать XNAV к концу 2016 года.

«К тому моменту, когда шахтеры отправятся в космос в пояс астероидов, можно с уверенностью сказать, что они будут использовать XNAV», — сказал Израиль.

image
Самые точные в природе часы могут сделать Галактический GPS возможным, (Иллюстрация из Wikipedia)
Радиопоиск обнаружил ​​17 новых миллисекундных пульсаров путем изучения списка неустановленных источников, полученных космическим гамма-телескопом Ферми. Цветные круги указывают на позиции новых пульсаров, обнаруженных в 2009 году, за год работы телескопа, на обзорной карте всего неба.


Между тем, исследователи из NASA в Годдарде также работают над рентгеновской связью (XCOM), использующей для коммуникации фото-электрическое модулирование фотокатода при помощи ультрафиолетового источника. Преимущество рентгеновских лучей перед лазерной связью в том, что длина волны рентгеновского излучения короче, и оно может проникать в области, недоступные для радио- и оптических частот, например, при входе в атмосферу.

Джендреау говорит, что одно из главных преимуществ рентгеновских лучей перед лазерами в том, что короткая длина волны позволяет передавать очень тонкие лучи, и, следовательно, терять гораздо меньше энергии при коммуникации на больших расстояниях.

«Очень высокая энергия рентгеновских лучей может также проникать через плазменную оболочку, окружающую входящую в атмосферу капсулу, и обеспечивать соединение с низкой скоростью передачи данных для такого гиперзвукового аппарата, — сказал Джендреау. — Если NICER взлетит, то к 2018 году мы смогли бы использовать его в качестве приемника для первой демонстрации XCOM в космосе».

В чем будущее Сети дальней космической связи?

Дойтч говорит о скоростях передачи данных на порядки выше, чем сегодня; непрерывное покрытие DSN для людей в таких отдаленных районах, как обратная сторона Луны, а также интернет-подобное расширении возможностей там, куда NASA отправляет космонавтов или машины.

Что касается радио?

«Я думаю, что от космической радиосвязи никогда полностью не уйти, — сказал Дойтч. — Она очень простая и легкая».
Перевод: Bruce Dorminey
@Cholgaa
карма
103,7
рейтинг 0,0
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое Администрирование

Комментарии (50)

  • +3
    XCOM: gsfctechnology.gsfc.nasa.gov/TechSheets/XRAY_Goddard_Final.pdf

    В общем, там предлагают катод рентгеновского излучателя подсвечивать источником ультрофиолета. Это приведёт к модуляции потока электронов и потому рентгеновского потока.
    • 0
      поправила вроде бы, и очепяток исправила.
    • +1
      Спасибо за консультацию.
  • +8
    Аааа! Что это? Кто это написал? Это же просто восхитительно! Я уже грешным делом подумал, что люди начинают забывать о полётах в космос, а тут сначала Кьюриосити приземлился, а теперь вот это…

    Послушайте только — GPS в пределах Солнечной системы и за её пределами. Передача данных между планетами…

    Красота, просто приятно читать. Кажется что они уже раскинули сеть коммуникации для предстоящей высадки и установки баз на разных планетах. Дожил до этого времени.

    • +3
      Вроде как НАСОвцы о ближайших планах рассказывают ). А то обидно же — ровер там пашет — а мы крохами инфу перекачиваем, опять же пояс астероидов — как в него без GPS )
      • +1
        Прикол в том, что все околоземные спутники типа навигационных, сенсорных через такие удаленные точки отлично заверяются и синхронизируются. Точность позиционирования всех спутников возрастет, улучшатся характеристики, упрощается управление.
        Вполне коммерческий проект даже :)
  • 0
    Добавьте еще про наши успехи, а то можно подумать, что на НАСА свет клином сошелся
    быстрое гугление: www.sdelanounas.ru/blogs/23164/
    • +3
      Классная информация. В перевод-то ее вряд ли добавишь ). Во, уже было про это: habrahabr.ru/post/153555/
  • +2
    Если рассматривать пульсары как gps, то время начала межгалактической войны можно узнать по снижению точности их пульсирования:)
    • +1
      Неделю назад читал про капсулы времени и подумалось, что хорошо было бы поискать такую капсулу времени зашифрованную в мусорной ДНК (более 95% ДНК современных организмов попросту неиспользуются и четкого назначения их неизвестно, так что места более чем достаточно).

      Вчера наткнулся на то, что происхождение сверхбыстрых частиц не очень вписывается в современнное представление о мире… почитал о каких энергиях идет речь, и подумал, что может быть мы плохо понимаем масштабы астронавигации в Галактике и это «выхлоп» реактивных двигателей (ведь материю в межзвездном полете надо тратить экономно, так что энергии у частиц автоматом огромные — один электрон/атом зафигачил так, что весь корабль развернул как надо и радуешься)

      Теперь вот эта статья… думаю не надо говорить о чем я подумал после слов о пульсарах)

      Радует что я не один такой псих)
  • +3
    будет запущена с LADEE в январе следующего года и продемонстрирует скорость лазерной передающей линии с Луны в 622 мегабайт.

    WTF?
    • +1
      Статья написана и/или переведена технодауном
      • +2
        видите как вас минусуют? Будте политкорректнее, называйте их простогуманитариями, им так будет понятнее. А так плюсанул.
      • 0
        Переведите лучше: «The LLCD (Lunar Laser Communications Demonstration) launches on LADEE in January of next year and will demonstrate a laser downlink rate of 622 megabytes from the moon».
        • 0
          извините, тогда ошибка в самой статье.
          • 0
            а тогда для гуманитариев разъясните, в чем здесь ошибка?
            • 0
              в мегабайтах меряется объем информации, это как расстояние. скорость — это расстояние деленное на время, тобишь объем информации за час, минуту, секунду.
              как правило меряется в мегабитах в секунду. 8 мегабит в секунду = 1 мегабайт в секунду

              спасибо за статью!
              • 0
                Я так понимаю, имеется в виду скорость в секунду, а вот в мегабайтах или мегабитах ее считают — меня саму смутило. Но написано везде megabytes.

                Ниже по тексту есть: позволит технологии LCRD обеспечить линию связи с исходящей скоростью 1 гигабайт в секунду и входящей скоростью 100 мегабайт в секунду на земной орбите.

                С этим сопоставима демонстрация исходящей скорости лазерного канала в 622 мегабайт в секунду.
  • +1
    Хм, а друг пульсары это такая большая галактическая GPS построенная другой цивилизацией.
    • 0
      Все-таки я думаю что наше представление мира правильное и это именно пульсары, а не огромные вращающиеся унтермерши, перманентно рассылающие во все стороны лучи добра и навигации, чуть более чем (как минимум) на половину наполненные нейтронами.
      • 0
        «Я гарантирую это.» По причинам вполне очевидным: изменение вращения НЗ совпадает с теориями слишком хорошо.
    • 0
      Ага-ага, они их руками крутят. Объект с моментом инерции в 10^45 г*см*см вращающийся с периодом в 6 секунд (это медленно) имеет энергию вращения около 10^45 эрг (10^38 Дж). Светимость Солнца, напомню, 4 * 10^33 эрг/сек, т.е. Солнце высвечивает такую же энергию за ~10^12 сек, это около 30 тыс лет.
  • 0
    Ну что это за дебилизм писать «НАСА» вместо NASA (National Aeronauticas and Space Administration). По привычке начинаешь читать НАСА на английском и получается бред… На русском NASA — Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, так что никакого сокращения «НАСА» тут быть не может.

    Приведите название темы в соответствии с правилами, а то раздражает такая безграмотность.
    • 0
      Поскольку для меня оба написания вполне устоявшиеся, но раз кого-то, вероятно не только Вас, написание НАСА раздражает, и поскольку сути дела оно не затрагивает, изменила в тексте НАСА на NASA ).
    • 0
      ru.wikipedia.org/wiki/НАСА

      Википедия с вами не согласна
      • 0
        А, уже есть чуть ниже.
        • 0
          Ох, ну не этот же момент самый интригующий во всем этом материале.

          Ради холивара NASA vs НАСА я бы переводить не стала.
    • 0
      Кстати, у вас ошибка в полном названии упомянутой организации. Русский перевод тоже спорный, с не особо устоявшимся англицизмом.
  • –1
    В тексте также болезнь… везде HACA, вместо NASA, только под фотографиями правильно. Благо додумались Deep Space Network (DSN) не писать ДСН… Ну это же тупо… тупо…
    • +3
      Это устоявшееся и часто используемое написание, ru.wikipedia.org/wiki/НАСА, и уж точно выбор написания не стоит того, чтобы так эмоционально реагировать.
      • +1
        Поддержу, также, как и НАТО.
        • –2
          Ну что это за дебилизм писать «НАТО» вместо NATO. По привычке начинаешь читать НАТО на английском и получается бред…

          :-)
        • 0
          Аналогично. НАСА звучит адекватнее, чем НУпВиИКП.
          • 0
            От последнего неслабо так Советским Союзом веет =).
  • 0
    Ольга, я как астроном, могу сказать Вам, что это — неправильно и объяснил логику почему неправильно. А то, что часто используется — Вы правы, нужно наоборот с этим как-то бороться, а не указывать на википедию, которую пишут довольно не всегда грамотные люди и которую нельзя считать источником достоверной информации. Ошибок я там находил множество, еще будучи студентом физического факультета.

    По факту людям, которые знают хоть немного английский — читать мягко говоря не очень удобно. Особенно когда одно сокращение подается на английском, а другое (тоже англоязычное) — русскими буквами, как угадать, на каком языке читать? Я понимаю, что лень переключаться на англоязычную раскладку из-за четырех букв (видимо от этого дурость эта и пошла), но можно же перед публикацией провести в том же Блокноте автозамену НАСА на NASA и будет выглядеть и правильно и красиво.

    Вместо того, чтоб спорить, что вот так делают все, лучше все же было бы исправить. Но тут конечно — решение за Вами. Я просто указал, что это бред так писать, пусть и эмоционально, допекло такое просто видеть в Интернете, даже на Хабре от этой безграмотности прохода нет.
    • +1
      Я уже исправила, не надо так волноваться ).
    • 0
      Тогда странно, что Вас, как астронома, не задевает неправильное использование слов «оптический» и «оптика» (в оригинале).
      Правильно говорить «видимый свет», поскольку оптика бывает и рентгеновской, и инфракрасной, и ультрафиолетовой.

      По мне так написание «НАСА» куда меньшее зло, поскольку не ошибочное. А вот применение слов «оптический» — ошибочное по сути.
      • 0
        но это тоже своего рода придирка и занудство, потому что все в общем-то понимают, что тут имеется в виду.
        • 0
          С той лишь разницей, что называть «видимый свет» «оптикой» — это фактическая ошибка, а написание НАСА вместо NASA — это филологическая вольность, принятая в журналистике и науке. В данном случае я вообще не понимаю, зачем Вы поправили опираясь на личное мнение одного человека, не приводящего доводов (то, что в википедии так пишут это и не довод, и не анти-довод). Написание «НАСА» допустимо не только в Википедии но и в реферируемых научных журналах. Даже в Успехах Физических Наук (УФН) так пишут, причём намеренно, за исключением англоязычных статей и афиляций. Я гарантирую, что импакт-фактор УФНа куда выше, чем у Русской Википедии и блога пользователя HostingManager.

          Троицкий Вариант-наука я Вам показывал уже — там приблизительно 50/50%. ТРВ, похоже, одно из ведущих в науч-поп смысле изданий.
          • 0
            Я уже объяснила, почему поправила — на суть дела не влияет ). А оптический наверное используют потому что «в спектре видимого света» очень длинно получается.
    • +1
      Хабр потихоньку превращается из технического и итшного ресурса в кружок любителей русского языка и литературы.
      • 0
        Видимо, кроме холивара NASA vs НАСА глазу и мозгу зацепиться не за что.
        • +2
          Так в этом и проблема. Комментариев по поводу правильности написания НАСА больше чем комментариев по теме.
  • 0
    Спасибо Ольга за понимание, не только меня оно раздражает, просто неудобно читать, а статья хорошая.
    • 0
      Хорошо, буду иметь в виду на будущее ).
  • 0
    В скором времени будут говорить о размещении облаков на луне (cloud planet).

    В это же время луну смогут использовать для бэкапов или перевалочного буфера для обмена информацие с другими планетами солнечной системы.

    Смотреть онлайн передачи через интернет можно будет на околоземной планете или в любой точке солнечной системы.

    Многие сайты будут лежат физически на луне, а Google начнет строить дата-центры для разворачивание планетарной поисковой системы (при чем дата-центры будут питаться только от энергии солнца).

    29 марта 2016
    • 0
      Вы себе пинг по такой поисковой системе хорошо представляете? Даже до Луны сигнал идёт секунду.

      И, кстати, правильнее было бы запускать спутники связи в L4/L5, как выяснилось, оттуда будет хорошо видно всю солнечную систему.
      • 0
        Это точно, и тогда никакая планета за Солнцем от нас не спрячется.
  • 0
    А вот меня интересует юридическая сторона вопроса.
    Например, сможет ли Pirate Bay забыть про свои беспилотники и держать сервера на Луне? :) Эх, будущее, как я рад, что живу сегодня!

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.