Laserowe połączenie kontenera transportowego ESA z kosmosem

ESA

Najnowsze rozszerzenie laboratorium ESA ma charakter przenośny: umieszczona w standardowym kontenerze transportowym, ta ESA Transportable Optical Ground Station, ETOGS, może być transportowana po całej Europie w razie potrzeby, aby wykonywać opartą na laserze komunikację optyczną z satelitami - w tym z misją NASA Psyche, oddaloną o miliony kilometrów w kosmosie.

Stanowiąc część Laboratorium Optyki i Optoelektroniki Agencji, stacja będzie służyć jako elastyczne stanowisko testowe dla sprzętu i systemów telekomunikacji optycznej. ETOGS może również wspierać inne działania, które wymagają patrzenia w niebo za pomocą teleskopu lub wskazywania nieba za pomocą lasera, takie jak monitorowanie kosmicznych śmieci lub określanie orbity za pomocą laserowego pomiaru odległości.

ETOGS składa się ze standardowego kontenera transportowego o długości 6 m (20 stóp), dostosowanego do umieszczenia teleskopu o średnicy 80 cm na platformie podnoszącej i klimatyzowanego obszaru operatora. Nadajniki laserowe, odbiorniki i inny wymagany sprzęt można przymocować do tej elastycznej struktury, aby służyła każdej konkretnej kampanii. Przewożona ciężarówką stacja może być rozmieszczona wszędzie tam, gdzie jest potrzebna i zasilana za pomocą przyłącza sieciowego, generatora diesla lub zespołu baterii zasilanych energią słoneczną.

W odpowiedzi na priorytety komunikacji optycznej

Inżynier optoelektroniki ESA Jorge Piris wyjaśnia: "Ta stacja została naprawdę stworzona w odpowiedzi na potrzeby szybko rozwijającej się społeczności komunikacji optycznej w zakresie elastycznego stanowiska testowego, które można wdrożyć w reprezentatywnym środowisku naziemnym. Jednym z najistotniejszych pytań w komunikacji optycznej jest to, w jakim stopniu otaczające środowisko może wpływać na jakość połączenia - na przykład światło w tle na obszarach miejskich lub turbulencje atmosferyczne spowodowane pogodą.

"Jest to najbardziej istotne, jeśli chodzi o odbieranie sygnałów z kwantowych systemów komunikacyjnych, ponieważ ilość światła jest niezwykle mała, a informacje są przesyłane za pomocą pojedynczych fotonów. Dzięki tej stacji możemy naprawdę zacząć odpowiadać na te pytania, działając z wielu różnych lokalizacji. Zapewniając naszym partnerom gotową platformę testową, wspieramy walidację sprzętu i iterację bez wysokich kosztów rozwoju dedykowanej stacji naziemnej."

Przekazywanie wiadomości oparte na świetle umożliwia kwantowy skok w bezpieczeństwie

Technologie optyczne i kwantowe obiecują zrewolucjonizować łączność w skali globalnej. Dzięki wykorzystaniu impulsów światła o znacznie wyższej częstotliwości niż fale radiowe, komunikacja optyczna umożliwia przesyłanie większej ilości danych w danej chwili. Komunikacja optyczna za pośrednictwem kabli światłowodowych stanowi podstawę nowoczesnej naziemnej infrastruktury internetowej, ale połączenia z satelitami pozostają w dużej mierze zależne od fal radiowych o niższej częstotliwości i przepustowości.

A dzięki wykorzystaniu kwantowych właściwości światła, systemy takie jak "kwantowa dystrybucja kluczy" pomogą zabezpieczyć dane w niewyobrażalnym wcześniej stopniu; bezpieczeństwo wymiany kluczy kryptograficznych jest chronione przez fizyczne właściwości cząstek światła, dzięki czemu wiadomości są odporne na podsłuchiwanie przez złych aktorów.

Jorge dodaje: "80-centymetrowy teleskop stacji jest podstawowym rozmiarem przewidzianym do dystrybucji kluczy kwantowych na skalę komercyjną, więc przewidujemy, że stacja zostanie wykorzystana do demonstracji i walidacji satelitarnej komunikacji kwantowej."

Świecąc światłem w głęboki kosmos

Pierwszą misją operacyjną tego nowego zasobu ESA będzie wsparcie demonstracji komunikacji optycznej w głębokim kosmosie z misją NASA Psyche zaplanowaną na 2025 rok.

ESA współpracuje z europejskim konsorcjum i Narodowym Obserwatorium w Atenach, aby opracować i wdrożyć ETOGS w Obserwatorium Kryoneri w Grecji w celu hostowania wielowiązkowego naziemnego nadajnika laserowego.

Celem jest przesłanie potężnego sygnału laserowego w podczerwieni o mocy do 7 kW, umożliwiając pokładowemu terminalowi laserowemu statku kosmicznego NASA Psyche z kolei skierowanie go z powrotem na Ziemię. Łącze to pokona bezprecedensowe odległości do 2,7 jednostek astronomicznych - około 403 milionów kilometrów - wyznaczając nową erę komunikacji optycznej w głębokim kosmosie.

KontenerETOG został zbudowany przez WtW w Niemczech, a jego teleskop pochodzi z Astrosysteme Austria. Pozostałe elementy do ukończenia systemu operacyjnego będą w dużej mierze pochodzić z projektów i działań. Jorge zauważa: "Jedną z ekscytujących części tego projektu jest połączenie różnych rezultatów z różnych projektów w jeden zestaw, a następnie zademonstrowanie ich synergii, aby działały jako system."

Na razie ETOGS jest wyposażany w centrum technicznym ESA ESTEC w Holandii. Zespół OOEL Lab wykorzysta teleskop do pozyskiwania obrazów Międzynarodowej Stacji Kosmicznej i innych satelitów, aby potwierdzić, że stacja ma wymaganą stabilność i zdolność śledzenia.

Później w tym roku ETOGS, z zamontowanym na nim laserowym nadajnikiem głębokiego kosmosu, zostanie przetestowany z Kryoneri w Grecji przy użyciu satelity ESA Alphasat na orbicie geostacjonarnej na wysokości 36 000 km, który jest wyposażony w optyczny system komunikacji.

Po uruchomieniu stacja będzie działać jako część Laboratorium OOEL, dzięki czemu będzie do dyspozycji projektów ESA, a także firm i instytucji badawczych państw członkowskich Agencji.

Stacja została opracowana i jest prowadzona przez sekcję Opto-Elektroniki ESA, która jest poświęcona systemom wykorzystującym lub kontrolującym światło. Sekcja ta jest częścią Dyrekcji Technologii, Inżynierii i Jakości Agencji, której zadaniem jest przygotowywanie zaawansowanych technologii i zapewnianie wsparcia inżynieryjnego, aby umożliwić przyszłe misje i projekty.

Dziękujemy za polubienie

Ta strona została już polubiona, można ją polubić tylko raz!

Dziękujemy, że przeczytałaś/eś nasz artykuł do końca. Bądź na bieżąco! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.

ESA

Opublikowano: 2024-02-08 17:49