Technologie optické komunikace, která by k přenosu dat využívala infračervené lasery má potenciál změnit pravidla hry v tomto oboru – díky jejímu využívání by bylo možné dostat na Zemi více dat než pomocí klasických metod. Výhody této technologie jak pro družice obíhající kolem Země, tak i dále, jsou ohromné. V rámci podpory mise, která má provést další zkoušky těchto systémů NASA nedávno dokončila instalaci nejnovější pozemní stanice pro optickou komunikaci, která je umístěna na Havaji u sopky Haleakala.

LCRD na družici STPSat-6.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Pozemní stanice vybavená špičkovými technologiemi nese označení OGS-2 (Optical Ground Station 2) a jedná se již o druhou stanici svého druhu. Obě vznikly za účelem sběru dat, která na Zemi pošle experimentální laserové komunikační zařízení LCRD (Laser Communications Relay Demonstration). Tento systém má startovat příští rok na družici STPSat-6, kterou vynese Atlas V. Už dříve proběhly experimenty s přenosem dat pomocí laserů (vzpomeňme na lunární sondu LADEE), ale v tomto případě půjde o základ prvního provozního optického komunikačního systému NASA. Půdje také o první systém, který bude spoléhat výhradně na laserovou komunikaci. To dává NASA příležitost vyzkoušet tuto metodu komunikace a získat z její implementace cenné poznatky.

Přenosové družice tvoří kriticky důležité komunikační spojení mezi vědeckými a průzkumnými sondami a Zemí. Umožňují těmto družicím posílat vědcům důležitá data. Ačkoliv optická komunikace přináší řadu výhod, může být snadno narušena atmosférickými vlivy jako je třeba oblačnost. Pro OGS-2 proto byla vybrána lokalita na Havaji, která je známá jen malou četností mraků. Pokud sem oblačnost přijde, musel by systém LCRD s přenosem dat počkat. Aby se zabránilo zpožděním, mohou být tyto úkoly převedeny na další pozemní stanici, kterou postavila Jet Propulsion Laboratory. Označuje se jako OGS-1 a našli bychom ji v Kalifornii na Table Mountain. Ke sledování oblačnosti a vyhodnocení, zda je OGS-1 potřeba, poskytla firma Northrop Grumman svou stanici pro sledování počasí ve svém okolí. Jde o autonomní stanici, která funguje bezobslužně 24 hodin denně, 7 dní v týdnu.

Kupole teleskopu stanice OGS-2
Zdroj: https://www.nasa.gov/

LCRD a OGS-2 mají prověřit různé možnosti optické (laserové) komunikace se speciálním zaměřením pro použití v tzv. štafetovém modulu. Výhodou laserového systému je třeba deseti- až stonásobně vyšší přenosová kapacita ve srovnání s radiovými komunikačními systémy. Takové navýšení přenosové kapacity umožní například přenos dat ve vyšším rozlišení, takže vědci získají mnohem detailnější pohled na naši planetu a Sluneční soustavu. Výhodou jsou i nižší nároky na elektrickou energii, velikost a hmotnost. Díky tomu tato komunikace tolik „nevyždíme“ palubní akumulátory, zbude více místa pro vědecké přístroje a také se možná ušetří díky tomu, že se vypustí o něco lehčí náklad.

„LCRD a jeho pozemní stanice budou prověřovat optickou komunikace jako štafeta, což znamená, že mise budou moci přenášet data z bodů na své oběžné dráze bez přímé viditelnosti pozemních stanic,“ vysvětluje Dave Israel, hlavní vědecký pracovník systému LSRD z Goddardova střediska v marylandském Greenbeltu a dodává: „V roce 2013 americká sonda LADEE pomocí zařízení LLCD (Lunar Laser Communication Demonstration) několikrát vyzkoušela datový přenos od Měsíce prostřednictvím laseru. Systém však vyžadoval přímý výhled.“

Systém Space Network má na starost integraci, zkoušky, či provoz OGS-2 a případně může v budoucnu provozovat LCRD. Space Network dohlíží na několik amerických přenosových družic, které jsou známy jako TDRS (Tracking and Data Relay Satellites) a také na jejich pozemní stanice včetně White Sands Complex v Novém Mexiku. Tato síť poskytuje nepřetržité komunikační služby pro mise na nízké oběžné dráze s využitím radiové komunikace. Tento desítkami let prověřený systém bude i nadále v kosmické komunikaci využíván. Rostoucí požadavky na komunikaci v mnoha misích však vyžadují vyšší rychlost přenosu dat.

Stanice OGS-2 vznikla na již existujícím komplexu.
Zdroj: https://directory.eoportal.org/

Instalace stanice OGS-2 byla výsledkem spolupráce mezi vládními, komerčními a akademickými institucemi. Lincoln Laboratory z Massachusetts Institute of Technology poskytla zkušební a diagnostický terminál, který tvoří tři části – optický subsystém, digitální subsystém a řídící elektronika. Tyto tři části budou posílat, přijímat a zpracovávat laserové signály od a pro LCRD.

Optická komunikace bude mít díky vývoji LCRD a jeho dvěma pozemním terminálům potenciál ovlivnit lepší poznávání Země i Sluneční soustavy. Sondy a družice vybavené optickým komunikačním systémem budou moci sbírat a odeslat více dat – třeba videa ve vysokém rozlišení, která se na zemi dostanou rychleji díky vyšší přenosové rychlosti. S těmito daty pak mohou vědci pracovat a třeba díky nim poodhalí některá tajemství vesmíru.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/lcrd_00971.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/lcrdstarfield.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/ogs2-telescope.jpg
https://directory.eoportal.org/documents/163813/5724021/LCRD_Auto6.jpeg