Σάββατο 25 Νοεμβρίου 2023

Η Γη έλαβε σήμα λέϊζερ για πρώτη φορά από απόσταση 16 εκατομμυρίων χιλιομέτρων. Διαστημικό σύστημα επικοινωνίας λέιζερ Deep Space Optical Communications (DSOC) της NASA

Για πρώτη φορά, η Γη έλαβε σήμα λέιζερ από απόσταση 16 εκατομμυρίων χιλιομέτρων
Στις 13 Οκτωβρίου 2023, εκτοξεύτηκε το διαστημικό σκάφος Psyche της NASA με στόχο την εξερεύνηση του ομώνυμου αστεροειδούς, Psyche. Κατά τη διάρκεια του ταξιδιού του στο διάστημα, διεξάγει διάφορα επιστημονικά πειράματα, συμπεριλαμβανομένης της μετάδοσης πληροφοριών χρησιμοποιώντας την οπτική μέθοδο χρησιμοποιώντας ένα υπέρυθρο λέιζερ. Για να επιτευχθεί αυτό το έργο, το διαστημικό σκάφος είναι εξοπλισμένο με ένα ειδικό σύστημα που ονομάζεται Deep Space Optical Communications (DSOC). 
Αυτή η τεχνολογία επικοινωνίας λέιζερ στο διάστημα αντιπροσωπεύει μια σημαντική πρόοδο, αποδεικνύοντας ότι είναι 10 έως 100 φορές πιο αποτελεσματική από τις υπάρχουσες μεθόδους ραδιοσυχνοτήτων RF. Ένα πρόσφατο πείραμα με το DSOC επιβεβαίωσε την υπόσχεσή του, αποδεικνύοντας την ικανότητά του να μεταδίδει και να λαμβάνει σήματα σε απόσταση 16 εκατομμυρίων χιλιομέτρων.
Διαστημικό σύστημα επικοινωνίας λέιζερ DSOC
Το έργο DSOC είναι μια ανάπτυξη του Jet Propulsion Laboratory (JPL) της NASA. Σύμφωνα με την ιδέα, αυτή η τεχνολογία στοχεύει στην παροχή επικοινωνίας υψηλής ταχύτητας πέρα από τον περισεληνιακό χώρο [εκτός του διαστημικού χώρου].
Μια αναλογία είναι η χρήση ενός δείκτη λέιζερ για τη μετάδοση μηνυμάτων, όπου κάθε στιγμή του λέιζερ κωδικοποιεί συγκεκριμένες πληροφορίες. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η αξιόπιστη και ταχεία επικοινωνία διαδραματίζει βασικό ρόλο στις προοπτικές ανάπτυξης των διαστημικών επικοινωνιών.
Προς το παρόν, η ανθρωπότητα περιορίζεται στην τροχιά της Γης, όπου βρίσκεται ο ISS, και η ραδιοεπικοινωνία επαρκεί για τις ανάγκες των αστροναυτών. Ωστόσο, οι μη επανδρωμένες αποστολές μεταδίδουν δεδομένα από πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις εφαρμόζοντας ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Ωστόσο, ακόμη και με μέγιστο ρυθμό δεδομένων 5,2 megabits ανά δευτερόλεπτο, το διαστημικό σκάφος Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) ξοδεύει περισσότερες από 7 ώρες μεταδίδοντας όλα τα δεδομένα καταγραφής του. Ακόμη και η αποστολή μιας μόνο εικόνας HiRISE διαρκεί περίπου μιάμιση ώρα.
Στο μέλλον, είναι πιθανό να υπάρξει ανάγκη για συνεχή [σταθερή] και υψηλής ταχύτητας επικοινωνία στο βαθύ διάστημα. Αυτό θα καταστεί απαραίτητο, για παράδειγμα, για εκπομπές βίντεο σε πραγματικό χρόνο ή για την άμεση μετάδοση εικόνων υψηλής ανάλυσης. Οι αποτελεσματικές επικοινωνίες θα αποδειχθούν σε ζήτηση, ειδικά κατά τη διάρκεια επανδρωμένων αποστολών στον Άρη, όπου απαιτούνται γρήγορες και σταθερές μεταδόσεις δεδομένων.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της επικοινωνίας με λέιζερ
Το πλεονέκτημα των ακτίνων λέιζερ είναι η ικανότητά τους να "συσκευάζουν" περισσότερα δεδομένα σε πυκνότερα μήκη κύματος. Σε μια δέσμη λέιζερ, τα φωτόνια ταξιδεύουν προς την ίδια κατεύθυνση στο ίδιο μήκος κύματος και σε αυτή την κίνηση υπάρχουν σημαντικές ποσότητες δεδομένων που μεταδίδονται με εξαιρετική ταχύτητα.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η οπτική επικοινωνία δεν είναι μια νέα εφεύρεση και η NASA την έχει χρησιμοποιήσει στο παρελθόν για τη μετάδοση δεδομένων, αλλά μόνο σε χαμηλή τροχιά γύρω από τη Γη. Στο παρελθόν, η εγκατάσταση οπτικής επικοινωνίας μεγάλων αποστάσεων παρουσίαζε ορισμένες δυσκολίες.
Αυτό οφείλεται σε διάφορους παράγοντες. Συγκεκριμένα, η δέσμη λέιζερ πρέπει να στοχεύει ακριβώς στον δέκτη για τη μετάδοση του σήματος και απαιτείται υψηλότερη ακρίβεια καθώς αυξάνεται η απόσταση. Επιπλέον, το σήμα φωτονίων εξασθενεί, το οποίο [γεγονός που ] απαιτεί επιπλέον χρόνο για να καλύψει την απαιτούμενη απόσταση.

Σήμα λέιζερ από το διάστημα που λαμβάνεται στη Γη
Σύμφωνα με έκθεση του Jet Propulsion Laboratory της NASA, χάρη σε έναν ελιγμό υψηλής ακρίβειας στις 14 Νοεμβρίου, ο πομποδέκτης λέιζερ στο διαστημικό σκάφος Psyche συγχρονίστηκε επιτυχώς με τον ισχυρό φάρο επικοινωνιών [λέιζερ beacon] του JPL. Αυτό επέτρεψε στον πομποδέκτη DSOC να δείξει [κατευθύνει] ένα λέιζερ στον φάρο από απόσταση 16 εκατομμυρίων χιλιομέτρων, η οποία, παρεμπιπτόντως, είναι 40 φορές μακρύτερα από την απόσταση από τη Σελήνη.
[Το λέιζερ beacon είναι ένα κρίσιμο στοιχείο στο σύστημα δορυφορικής επικοινωνίας της ESA . Το λέιζερ beacon εκπέμπει ένα διαμορφωμένο σήμα λέιζερ στενού εύρους γραμμής σε μήκος κύματος ασφαλές για τα μάτια από ένα τηλεσκόπιο σε έναν οπτικό επίγειο σταθμό.]
Σύμφωνα με τη μελέτη, τα φωτόνια χρειάστηκαν περίπου 50 δευτερόλεπτα για να ταξιδέψουν από το διαστημικό σκάφος στη Γη. Όταν το διαστημικό σκάφος φτάσει στη μέγιστη απόστασή του, θα χρειαστούν 20 λεπτά για να φτάσει το λέιζερ στη Γη και να επιστρέψει πίσω στο διαστημικό σκάφος. Είναι σημαντικό να ληφθεί υπόψη ότι κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, τόσο η Γη όσο και το ίδιο το διαστημικό σκάφος θα μετατοπιστούν, οπότε η σταθερότητα της επικοινωνίας απαιτεί να ληφθεί υπόψη αυτός ο παράγοντας.

Στο πλαίσιο του πειράματος, το σύστημα DSOC μετέδωσε με επιτυχία ένα σήμα στη Γη και το έλαβε πίσω, γεγονός που αποτελεί σημαντικό επίτευγμα.
Για να γίνει αυτό, χρησιμοποιήθηκαν πλήρως οι εγκαταστάσεις εδάφους και ο πομποδέκτης πτήσης, απαιτώντας τη συντονισμένη λειτουργία του DSOC και των επίγειων συστημάτων.
Οι επιστήμονες τονίζουν ότι η ανταλλαγή ακτίνων φωτός από και προς το βαθύ διάστημα θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στην ιδέα της επικοινωνίας στη διαδικασία της εξερεύνησης του διαστήματος. Σε σύντομο χρονικό διάστημα, η ομάδα ήταν σε θέση να μεταδώσει, να λάβει και να αποκωδικοποιήσει με επιτυχία ορισμένα δεδομένα. Έτσι, μπορούμε να μιλήσουμε με βεβαιότητα για τις προοπτικές αυτής της τεχνολογίας επικοινωνιών, αν και μπορεί να μην αντικαταστήσει πλήρως τη μετάδοση δεδομένων από ηλεκτρομαγνητικά κύματα.
Ο ασυνήθιστος αστεροειδής  Psyche («Ψυχή») αποτελείται σχεδόν αποκλειστικά από μέταλλα και θα μπορούσε να καλύψει τις ανάγκες της ανθρωπότητας σε σίδηρο για εκατομμύρια χρόνια
 με διάμετρο γύρω στα 226 χιλιόμετρα, είναι ένα από τα μεγαλύτερα μεταλλικά αντικείμενα της Ζώνης των Αστεροειδών, ανάμεσα στις τροχιές του Άρη και του Δία.
σε αντίθεση με τους περισσότερους άλλους αστεροειδείς που αποτελούνται από πετρώματα και πάγους, ο αστεροειδής Ψυχή αποτελείται σχεδόν αποκλειστικά από μέταλλα –σίδηρο, νικέλιο και πιθανώς μικρότερες ποσότητες χρυσού και κοβαλτίου.
Η πιθανότερη εξήγηση για την ασυνήθιστη σύσταση του αστεροειδή είναι πως πρόκειται για τον πυρήνα ενός πλανήτη μεσαίου μεγέθους ο οποίος καταστράφηκε σε βίαιες προσκρούσεις στα αρχικά στάδια εξέλιξης του Ηλιακού Συστήματος.
=================
«Πρώτο φως»: Η NASA λαμβάνει μήνυμα ακτινοβολίας λέιζερ από 10 εκατομμύρια μίλια μακριά
 24 Νοεμβρίου 2023
Ένα καινοτόμο πείραμα που πετάει στην αποστολή Psyche της NASA μόλις πέτυχε το πρώτο του σημαντικό ορόσημο πραγματοποιώντας με επιτυχία την πιο μακρινή επίδειξη επικοινωνιών με λέιζερ. Η τεχνολογική επίδειξη θα μπορούσε μια μέρα να βοηθήσει τις αποστολές της NASA να διερευνήσουν βαθύτερα το διάστημα και να αποκαλύψουν περισσότερες ανακαλύψεις σχετικά με την προέλευση του σύμπαντος.
Εκτοξεύτηκε στα μέσα Οκτωβρίου, το Psyche είναι επί του παρόντος καθοδόν για να πιάσει την πρώτη ματιά της ανθρωπότητας σε έναν μεταλλικό αστεροειδή μεταξύ των τροχιών του Άρη και του Δία. Το διαστημόπλοιο θα περάσει τα επόμενα έξι χρόνια ταξιδεύοντας περίπου 2,2 δισεκατομμύρια μίλια (3,6 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα) για να φτάσει στο ομώνυμο του, που βρίσκεται στο εξωτερικό μέρος της κύριας ζώνης αστεροειδών.
Μαζί με τη διαδρομή είναι η επίδειξη τεχνολογίας Deep Space Optical Communications ή DSOC, η οποία εκτελεί μια δική της αποστολή κατά τα δύο πρώτα χρόνια του ταξιδιού.
Το τεχνολογικό demo σχεδιάστηκε για να είναι το πιο μακρινό πείραμα της διαστημικής υπηρεσίας των ΗΠΑ για επικοινωνίες λέιζερ υψηλού εύρους ζώνης, δοκιμάζοντας την αποστολή και λήψη δεδομένων από και προς τη Γη χρησιμοποιώντας ένα αόρατο λέιζερ εγγύς υπέρυθρο. Το λέιζερ μπορεί να στείλει δεδομένα με ταχύτητα 10 έως 100 φορές μεγαλύτερη από τα παραδοσιακά συστήματα ραδιοκυμάτων που χρησιμοποιεί η NASA σε άλλες αποστολές. Εάν είναι πλήρως επιτυχημένο τα επόμενα δύο χρόνια, αυτό το πείραμα θα μπορούσε να είναι η μελλοντική βάση της τεχνολογίας που χρησιμοποιείται για την επικοινωνία με τους ανθρώπους που εξερευνούν τον Άρη.
Και η DSOC πέτυχε πρόσφατα αυτό που οι μηχανικοί ονόμασαν «πρώτο φως», το κατόρθωμα της επιτυχούς αποστολής και λήψης των πρώτων δεδομένων της.
Το πείραμα εξέπεμπε για πρώτη φορά ένα λέιζερ που κωδικοποιήθηκε με δεδομένα από πολύ πέρα ​​από το φεγγάρι. Τα δεδομένα της δοκιμής στάλθηκαν από σχεδόν 10 εκατομμύρια μίλια (16 εκατομμύρια χιλιόμετρα) μακριά και έφτασαν στο τηλεσκόπιο Hale στο Παρατηρητήριο Palomar του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια στην Πασαντένα της Καλιφόρνια.
φωτο-- Η ομάδα επιχειρήσεων λειτουργίας πομποδέκτη λέιζερ πτήσης για την επίδειξη τεχνολογίας Deep Space Optical Communications (DSOC) της NASA εργάζεται στην περιοχή υποστήριξης της αποστολής Psyche στο JPL τις πρώτες πρωινές ώρες της 14ης Νοεμβρίου, όταν το έργο πέτυχε το "πρώτο φως".

Η ομάδα Deep Space Optical Communications εργάστηκε τις πρώτες πρωινές ώρες της 14ης Νοεμβρίου στην περιοχή υποστήριξης της αποστολής Psyche στο Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA στην Πασαντένα της Καλιφόρνια, για να γίνει μάρτυρας του "πρώτου φωτός".

Η απόσταση μεταξύ DSOC και Hale ήταν περίπου 40 φορές μεγαλύτερη από ό,τι το φεγγάρι από τη Γη.
«Η επίτευξη του πρώτου φωτός είναι ένα από τα πολλά κρίσιμα ορόσημα του DSOC τους επόμενους μήνες, ανοίγοντας το δρόμο για επικοινωνίες υψηλότερου ρυθμού δεδομένων ικανές να στείλουν επιστημονικές πληροφορίες, εικόνες υψηλής ευκρίνειας και ροή βίντεο για την υποστήριξη του επόμενου γιγαντιαίου άλματος της ανθρωπότητας: αποστολή ανθρώπων στον Άρη», δήλωσε ο Τρούντι Κορτές, διευθυντής τεχνολογικών επιδείξεων για τη Διεύθυνση Αποστολής Διαστημικής Τεχνολογίας στη NASA, σε μια δήλωση.

Αποστολή λέιζερ στο διάστημα
Το πρώτο φως, το οποίο εμφανίστηκε στις 14 Νοεμβρίου, συνέβη καθώς το όργανο πομποδέκτη λέιζερ πτήσης στο Psyche έλαβε έναν φάρο λέιζερ που εστάλη από το Εργαστήριο Οπτικών Τηλεσκοπίων Επικοινωνιών στο Table Mountain Facility της NASA Jet Propulsion Laboratory κοντά στο Wrightwood της Καλιφόρνια.
Ο αρχικός φάρος που έλαβε ο πομποδέκτης του Psyche βοήθησε το όργανο να στοχεύσει το λέιζερ του για να στείλει δεδομένα πίσω στο τηλεσκόπιο Hale, το οποίο βρίσκεται περίπου 100 μίλια (160 χιλιόμετρα) νότια του Table Mountain.
«(Η δοκιμή της 14ης Νοεμβρίου) ήταν η πρώτη που ενσωμάτωσε πλήρως τα επίγεια στοιχεία και τον πομποδέκτη πτήσης, απαιτώντας από τις ομάδες επιχειρήσεων DSOC και Psyche να εργαστούν παράλληλα», δήλωσε η Meera Srinivasan, επικεφαλής επιχειρήσεων για το DSOC στην JPL, που βρίσκεται στην Pasadena της Καλιφόρνια. σε δήλωση. «Ήταν μια τρομερή πρόκληση και έχουμε πολύ περισσότερη δουλειά να κάνουμε, αλλά για σύντομο χρονικό διάστημα, μπορέσαμε να μεταδώσουμε, να λάβουμε και να αποκωδικοποιήσουμε ορισμένα δεδομένα».

φωτο--Οι χειριστές επίγειων πομπών λέιζερ DSOC ποζάρουν για μια φωτογραφία στο Εργαστήριο Τηλεσκοπίων Οπτικών Επικοινωνιών στο Table Mountain Facility της JPL κοντά στο Wrightwood της Καλιφόρνια, λίγο μετά την επίδειξη τεχνολογίας που πέτυχε το «πρώτο φως» στις 14 Νοεμβρίου.
Οι χειριστές επίγειων πομπών λέιζερ DSOC ήταν επί τόπου στο Εργαστήριο Τηλεσκοπίων Οπτικών Επικοινωνιών στο Table Mountain Facility της JPL κοντά στο Wrightwood, Καλιφόρνια, για το πρώτο πείραμα.
----
Δεν είναι η πρώτη φορά που οι επικοινωνίες λέιζερ δοκιμάζονται στο διάστημα. Η πρώτη δοκιμή αμφίδρομης επικοινωνίας λέιζερ έλαβε χώρα τον Δεκέμβριο του 2021, όταν το Laser Communications Relay Demonstration της NASA ξεκίνησε και τέθηκε σε τροχιά περίπου 22.000 μίλια (35.406 χιλιόμετρα) από τη Γη.
Από τότε, τα πειράματα έχουν στείλει οπτικές επικοινωνίες από τη χαμηλή τροχιά της Γης και προς τη Σελήνη. Και το διαστημόπλοιο Artemis II θα χρησιμοποιήσει επικοινωνίες λέιζερ για να επιστρέψει βίντεο υψηλής ευκρίνειας ενός ταξιδιού με πλήρωμα γύρω από το φεγγάρι. Όμως, το DSOC σηματοδοτεί την πρώτη φορά που οι επικοινωνίες λέιζερ έχουν σταλεί στο βαθύ διάστημα, κάτι που απαιτεί απίστευτα ακριβή στόχο και κατάδειξη πάνω από εκατομμύρια μίλια.
Η αρχική δοκιμή των δυνατοτήτων της τεχνολογικής επίδειξης θα επιτρέψει στην ομάδα να εργαστεί για τη βελτίωση των συστημάτων που χρησιμοποιούνται για την ακρίβεια κατάδειξης του λέιζερ. Μόλις η ομάδα επιλέξει αυτό το πλαίσιο, το DSOC θα είναι έτοιμο να στείλει και να λάβει δεδομένα στο τηλεσκόπιο Hale καθώς το διαστημόπλοιο ταξιδεύει πιο μακριά από τη Γη.

Μελλοντικές προκλήσεις
Ενώ το DSOC δεν θα στείλει στην πραγματικότητα επιστημονικά δεδομένα που συλλέγονται από το διαστημόπλοιο Psyche επειδή είναι ένα πείραμα, το λέιζερ θα χρησιμοποιηθεί για την αποστολή κομματιών δεδομένων δοκιμής που κωδικοποιούνται στα φωτόνια του λέιζερ ή στα σωματίδια κβαντικού φωτός.
Οι συστοιχίες ανιχνευτών στη Γη μπορούν να πάρουν το σήμα από το Psyche και να εξαγάγουν τα δεδομένα από τα φωτόνια. Αυτό το είδος οπτικής επικοινωνίας θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο η NASA στέλνει και λαμβάνει δεδομένα από τις αποστολές της στο βαθύ διάστημα.
«Η οπτική επικοινωνία είναι ένα όφελος για τους επιστήμονες και τους ερευνητές που θέλουν πάντα περισσότερα από τις διαστημικές αποστολές τους και θα επιτρέψει την ανθρώπινη εξερεύνηση του βαθέως διαστήματος», δήλωσε ο Δρ. Jason Mitchell, διευθυντής του τμήματος Advanced Communications and Navigation Technologies στο Διαστημικές Επικοινωνίες και Πλοήγηση της NASA. πρόγραμμα, σε δήλωση. «Περισσότερα δεδομένα σημαίνουν περισσότερες ανακαλύψεις».

Καθώς το Psyche συνεχίζει το ταξίδι του, περιμένουν περισσότερες προκλήσεις.

Η ομάδα DSOC θα παρακολουθεί πόσο χρόνο χρειάζεται για τα μηνύματα λέιζερ να ταξιδέψουν στο διάστημα. Κατά τη διάρκεια του πρώτου φωτός, χρειάστηκαν μόνο 50 δευτερόλεπτα για να ταξιδέψει το λέιζερ από την Ψυχή στη Γη. Στην πιο απομακρυσμένη απόσταση μεταξύ του διαστημικού σκάφους και της Γης, το λέιζερ αναμένεται να διαρκέσει 20 λεπτά για να ταξιδέψει προς μία κατεύθυνση. Και κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου, το διαστημόπλοιο θα συνεχίσει να κινείται και η Γη θα περιστρέφεται.
Εν τω μεταξύ, το διαστημόπλοιο Psyche συνεχίζει να προετοιμάζεται για την κύρια αποστολή του, τροφοδοτώντας συστήματα πρόωσης και δοκιμάζοντας τα επιστημονικά όργανα που θα χρειαστεί για να μελετήσει τον αστεροειδή όταν φτάσει τον Ιούλιο του 2029. Η αποστολή θα μπορούσε να καθορίσει εάν ο αστεροειδής είναι ο εκτεθειμένος πυρήνας ενός πρώιμου πλανητικού δομικού στοιχείου από την αρχή του ηλιακού συστήματος.
==================
σχετικές μας αναρτήσεις
22 Νοεμβρίου 2023
Deep Space Optical Communications (DSOC) με λέιζερ. Η αποστολή Psyche της NASA εκτοξεύει λέιζερ στη Γη από 16 εκατομμύρια χλμ. μακριά
=============
20 Νοεμβρίου 2023
Στρατιωτικός πληροφοριοδότης κάνει περίεργες αποκαλύψεις για κατευθυνόμενα ενεργειακά όπλα στην Ανταρκτική

Δεν υπάρχουν σχόλια: