Laserowa łączność na orbicie. Europejskie firmy planują przełomowy test
Litewska Astrolight i europejska ATMOS Space Cargo chcą w 2027 roku przeprowadzić demonstrację laserowej łączności między pojazdem powracającym z orbity a satelitą znajdującym się na orbicie.
Jeśli próba zakończy się sukcesem, będzie to – według partnerów projektu – pierwsze takie optyczne połączenie w czasie rzeczywistym podczas lotu pojazdu przechodzącego przez atmosferę. Technologia ma umożliwić przesyłanie danych z pojazdu powrotnego z prędkością do 2,5 Gb/s, także w kluczowej fazie wejścia w atmosferę.
Laser połączy kapsułę z satelitą
Astrolight rozwija technologie laserowej komunikacji dla sektora kosmicznego, obronnego i innych zastosowań, natomiast ATMOS Space Cargo pracuje nad systemami umożliwiającymi transport ładunków z orbity na Ziemię. Firmy podpisały memorandum o współpracy, którego celem jest przeprowadzenie w 2027 roku demonstracji optycznego połączenia pomiędzy pojazdem powracającym z orbity a satelitą.
W ramach testu terminale laserowej komunikacji ATLAS-X firmy Astrolight mają zostać zainstalowane zarówno na pojeździe powrotnym PHOENIX, jak i na satelicie. System ma umożliwić transmisję danych systemowych oraz informacji pochodzących z ładunku w czasie rzeczywistym.
Planowana przepustowość połączenia ma sięgać 2,5 Gb/s. Oznacza to możliwość przesyłania dużych ilości danych w czasie, gdy pojazd znajduje się na orbicie, a następnie podczas deorbitacji i wejścia w atmosferę.
– Przetestowanie laserowego łącza pomiędzy PHOENIX-em a satelitą na orbicie będzie ważnym kamieniem milowym w komunikacji z pojazdami powracającymi z orbity. Dotychczas takie możliwości badano jedynie w warunkach laboratoryjnych. Wspólnie z ATMOS Space Cargo przenosimy tę technologię do przestrzeni kosmicznej – powiedział Laurynas Mačiulis, CEO Astrolight.
Dane z misji nawet podczas wejścia w atmosferę
W przypadku pojazdów powracających z orbity jednym z problemów jest utrzymanie stabilnej łączności podczas całej misji. PHOENIX ma zostać wyposażony w optyczny system komunikacyjny jako integralny element architektury pojazdu. Ma on zapewnić kanał transmisji podczas deorbitacji oraz wejścia w atmosferę.
Dzięki temu operatorzy będą mogli otrzymywać informacje o stanie technicznym pojazdu, parametrach lotu, przebiegu deorbitacji oraz danych pochodzących z ładunku jeszcze przed odzyskaniem kapsuły. W przyszłości takie rozwiązanie może mieć znaczenie dla bardziej zautomatyzowanych i regularnych misji powrotu ładunków z orbity.
Laserowa komunikacja wykorzystuje wąskie i silnie skupione wiązki światła. Pozwala to osiągać znacznie większe przepustowości niż w przypadku tradycyjnych systemów radiowych. Astrolight wskazuje, że jej rozwiązania mogą zapewniać transmisję danych nawet do 100 razy szybszą od komunikacji radiowej, a wąska wiązka utrudnia również zakłócanie i przechwycenie transmisji. Firma rozwija obecnie terminale przeznaczone zarówno do połączeń między satelitami, jak i komunikacji kosmos–Ziemia.
– Naszym celem jest umożliwienie pojazdom powrotnym bezpośredniej komunikacji z satelitami, a w przyszłości również z całymi konstelacjami satelitarnymi. Operatorzy będą mogli uzyskiwać możliwie największą ilość danych w czasie rzeczywistym i prowadzić misje w sposób bardziej kontrolowany oraz skalowalny – powiedział Mačiulis.
PHOENIX ma wspierać europejską logistykę kosmiczną
Technologia może znaleźć zastosowanie wraz z rozwojem rynku transportu ładunków z orbity. Pojazdy powrotne mogą w przyszłości sprowadzać na Ziemię m.in. próbki naukowe, produkty wytwarzane w warunkach mikrograwitacji oraz elementy wykorzystywane w zastosowaniach przemysłowych i obronnych.
Dla tego typu misji istotna jest możliwość utrzymania łączności i monitorowania pojazdu w czasie rzeczywistym. Jest to szczególnie ważne w trakcie wejścia w atmosferę, gdy warunki lotu gwałtownie się zmieniają, a dostęp do danych może mieć znaczenie dla bezpieczeństwa misji.
Terminal ATLAS-X został zaprojektowany jako urządzenie typu low-SWaP, czyli charakteryzujące się niewielkimi wymaganiami dotyczącymi rozmiaru, masy i zużycia energii. Ma to znaczenie w przypadku kapsuł powrotnych, gdzie systemy komunikacyjne konkurują o ograniczone zasoby z ładunkiem oraz innymi elementami niezbędnymi do przeprowadzenia misji.
– ATMOS pracuje nad zapewnieniem Europie niezależnego i rutynowego dostępu do komercyjnych usług powrotu z przestrzeni kosmicznej. Wraz ze wzrostem autonomii i ilości danych generowanych przez misje transportu powrotnego coraz większego znaczenia nabiera łączność w czasie rzeczywistym obejmująca cały cykl misji – powiedział Sebastian Klaus, CEO ATMOS Space Cargo.
Rozwój europejskich zdolności w zakresie powrotu ładunków z orbity jest częścią szerszego procesu komercjalizacji sektora kosmicznego. Europejska Agencja Kosmiczna rozwija m.in. inicjatywy związane z usługami transportu ładunków z niskiej orbity okołoziemskiej, które mają zwiększać niezależność Europy w tym obszarze.
Planowana demonstracja Astrolight i ATMOS wpisuje się również w szerszy rozwój europejskiej infrastruktury laserowej komunikacji kosmicznej. Astrolight uczestniczy m.in. w pracach nad elementem programu ESA HydRON, którego celem jest rozwój wysokoprzepustowej optycznej sieci komunikacyjnej wykorzystującej połączenia między różnymi orbitami.
Jeżeli test PHOENIX zakończy się sukcesem, laserowe łącze może stać się jednym z elementów przyszłej infrastruktury transportu kosmicznego. Zamiast czekać na odzyskanie kapsuły, operatorzy mogliby otrzymywać znaczną część danych z misji jeszcze w trakcie jej powrotu na Ziemię.
Źródło: Astrolight
Czytaj też: Niezwykły pomysł fizyków! Ziemia zamieni się w gigantyczny detektor tajemniczej ciemnej materii?
Grafika tytułowa: NASA / Unsplash
