11. prosince dokázal technologický demonstrátor laserové komunikace agentury NASA přenést video v UHD rozlišení na vzdálenost 31 milionů kilometrů (cca 80× vzdálenost Měsíce od Země). Tento milník je součástí technologické demonstrace, která má streamováním objemově náročného videa z hlubšího vesmíru demonstrovat možnosti, které by laserová komunikace nabízela robotickým i pilotovaným misím, které opustí nízkou oběžnou dráhu Země. „Tento úspěch podtrhuje naše odhodlání posouvat vpřed optickou komunikaci jakožto klíčový prvek pro splnění budoucích přenosových potřeb,“ shrnula zástupkyně administrátora NASA, Pam Melroy a dodala: „Rozšíření přenosové kapacity je nezbytné pro dosažení našich budoucích průzkumných i vědeckých cílů. Těšíme se na pokračování pokroků této technologie a transformaci toho, jak komunikujeme při budoucích meziplanetárních misích.“
V rámci zkoušky bylo laserovým komunikačním aparátem přeneseno 15 sekund dlouhé testovací video. Signál potřeboval 101 sekund, než rychlostí světla dorazil k Zemi, přičemž komunikační systém fungoval na plnou návrhovou přenosovou rychlost 267 Mbps. Zařízení schopné odesílat i přijímat signály v blízké infračervené oblasti zakódovalo data do signálu, který zachytil Haleův dalekohled na observatoři Palomar u kalifornského San Diega. Každý snímek videosmyčky byl poté odeslán „živě“ do Jet Propulsion Laboratory v jižní Kalifornii, kde bylo video živě přehráno.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Demonstrátor laserového přenosu, o kterém je v dnešním článku řeč, se vydal do kosmického prostoru 13. října letošního roku na palubě sondy Psyche. Zařízení je navrženo tak, aby umožnilo přenos dat z hlubšího vesmíru deseti- až stonásobně vyšší rychlostí, než jakou nabízejí špičkové rádiové systémy používané v současnosti na kosmických sondách. S tím, jak se sonda bude vzdalovat vstříc hlavnímu pásu planetek mezi Marsem a Jupiterem, bude možné otestovat laserový přenos dat až na vzdálenost, která odpovídá maximální vzdálenosti Marsu od Země. Díky tomu tento experiment vyšlape cestu pro vysokorychlostní datové přenosy schopné odesílat komplexní vědecké informace, snímky ve vysokém rozlišení, či dokonce video při budoucí velké výzvě lidstva – pilotované výpravě k Marsu.
„Jedním z našich cílů bylo demonstrovat schopnost přenášet objemné video na vzdálenost milionů kilometrů. Na Psyche není žádný přístroj, který by byl schopen natáčet videa, takže obvykle posíláme balíčky náhodně generovaných dat,“ vysvětluje Bill Klipstein, projektový manažer z JPL a dodává: „Ale abychom tuto významnou událost učinili snáze zapamatovatelnou, rozhodli jsme se spolupracovat s designéry z JPL, aby vzniklo vtipné video, které zachycuje podstatu tohoto demonstrátoru, který je součástí mise Psyche.“
Krátké UHD video, které nyní dorazilo na Zemi, bylo do počítače nahráno ještě před startem. Na záběrech vidíme zrzavou kočku jménem Taters, domácího mazlíčka jednoho ze zaměstnanců JPL, která se snaží ulovit stopu laserového ukazovátka. Celou scénu ještě doplňují různé grafické prvky – třeba dráha sondy Psyche, kupole palomarské observatoře, případně technické informace o laseru a datový bitrate. Na displeji je ale uvedena také Taterova tepová frekvence, barva a plemeno.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
„Navzdory přenosu na vzdálenost milionů kilometrů bylo možné přenést video rychleji než s využitím většiny širokopásmových připojení k internetu,“ říká Ryan Rogalin, který v JPL vedl elektronickou stránku systému a dodává: „Ve skutečnosti po přijetí na observatoři Palomar bylo video do JPL přeneseno přes internet. A toto spojení bylo pomalejší než přenos, který přišel z hlubokého vesmíru. DesignLab z JPL odvedla skvělou práci, když nám pomáhala ukázat tuto technologii. Každý teď miluje Taterse.“ A je tu i jedna historická souvislost. Od roku 1928 se ve zkušebním televizním vysílání objevovala malá soška populární kreslené postavičky kocoura Felixe. Dnes patří kočičí videa a memy k nejoblíbenějšímu obsahu na internetu.
Tento nejnovější milník přišel poté, co 14. listopadu přístroj dosáhl takzvaného prvního světla. Od té doby systém na sondě Psyche během úvodních týdenních zkoušek demonstroval rychlejší datové přenosy a zlepšenou přesnost zaměření. V noci na 4. prosince systém demonstroval přenos dat rychlostí 62,5 Mbps, 100 Mbps a 267 Mbps, což je srovnatelné s rychlostí downloadu širokopásmového internetu. Celkem byl tým schopen při těchto zkouškách stáhnout 1,3 terabitů dat. Jen pro srovnání – americká mise Magellan k Venuši odeslala na Zemi 1,2 terabitů dat za svou celou misi mezi roky 1990 a 1994. „Když jsme dosáhli prvního světla, byli jsme nadšení, ale také opatrní. Je to nová technologie a my experimentujeme s tím, jak funguje,“ říká Ken Andrews, vedoucí letových operací na JPL a dodává: „Ale nyní s pomocí kolegů z týmu Psyche si zvykáme na práci s tímto systémem, můžeme navázat spojení pozemních terminálů se sondou po delší dobu, než bylo dříve možné. Při každé kontrole se učíme něco nového.“
Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/
Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/12/2-pia26145-fig-a.dsoc-cat.png
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/12/1-pia26145.dsoc-screen.png
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/12/e2-dsoc-group-taters.jpg
Akorát sleduji čtvrtou sérii „For All Mankind“ a tam si, po úpravě satelitu, pouštěli přímo na mrazu přímý přenos fotbalu.
Hned jsem začal uvažovat, jak daleko vlastně s touhle vysokorychlostní technologií a hle, Dušan mi hned odpověděl.
Diky za krásné načasování
Na Marsu* ne na mrazu, pitomá autokorekce
Tak vzhledem k tamním průměrným teplotám… 🙂
Rádo se stalo. 😉
Chtěl bych upozornit na možný nesprávný výklad vyjádření JPL, že data k nám dorazí rychleji. Laser je jen jedna odrůda elektromagnetického vlnění a jeho signál se šíří stejně rychle jako jakýkoli jiný signál = maximálně rychlostí světla. Jez se zvětšila přenosová kapacita dat. Takže na přenos daného balíku dat bude potřeba menší časový úsek, ale počáteční data daného balíku k nám dorazí se stejným zpožděním jako jinými prostředky. Takž přímý přenos z Marsu je přímý z pohledu pozorovatele na Marsu, u nás cca 20 minut opožděný, jen kvalitnější.
To je jen klasické nedorozumění o pojmu „rychlost“, protože v prostředí internetu ho používáme pro dvě naprosto rozdílné věci: typicky tím myslíme na nějakém konkrétním pevném místě A (např. na stanici klienta) kolik bitů či bajtů dokáže získat nebo odeslat za jednotku času. V běžném životě zase tím myslíme za jak dlouho se nějaký objekt dostane z místa A do místa B. Tyto veličiny jsou něco úplně jiného, i bez vesmíru – např. při běžném spojení přes kabel.
Představte si to jako frontu lidí, co na jednom konci lezou do tunelu a běží na druhý konec. Např. 5 lidí za sekundu na vstupu tam leze, pak všichni stejně rychle běží a zase vylézají. Jeden ten pojem říká, že „rychlost příjmu těch lidí“ je pět lidí za sekundu, druhý zase jak rychle běželi tím tunelem.
No a v počítačové praxi se to projevuje jevem zvaným latence. Takže přes nějaké druhy spojení (jako např. tady k té sondě) jsme schopni získat vysoké „rychlosti“ ve smyslu množství přenášených dat za sekundu, ale to zpoždění na trase, když chcete reagovat obousměrně (např. telefonovat s někým) je tak velké, že tím půjde jen s tou dlouhatánskou prodlevou,ačkoliv telefonní hovor bere datově jen zlomeček toho, co je ta přenosová „rychlost“.
pre lepšie pochopenie rýchlosti prenosu: 267 Mb/s je 33 MB/s. (33,375)
To by na bežné prenosy malo stačiť. Ale na browsovanie po internete z Marsu alebo Mesiaca bude ešte čo to pripraviť s webstránkami. Banková platba asi nie 😀 To by asi vypršal čas prihlásenia 😉
JWST (https://www.jwst.fr/2020/11/data-rate/) dokáže sťahovať dáta cez DSN rýchlosťou 8Mb/s (1MB/s). Dáta sťahuje vraj každých 12h asi 4h. Za 24h dokáže vraj nahromadiť aj 270GB dát (hoci má disk iba 65GB). JWST je v L2 – kus za Mesiacom – 11,28 sekundy ďaleko (1 680 000km) (https://eyes.nasa.gov/dsn/dsn.html). Teda sťahovanie 270GB by trvalo 134 minút, teda polovicu (67m) každých 12h. Otázkou pre mňa je, či by sa tie laserové systémy nerušili medzi sebou v prípade masívneho nasadenia.
Ako vidno tie prenosy bude treba ešte zrýchliť. Nie je to taká rezerva ako sa zdalo na prvý pohľad. Pár ľudí na Marse s vedeckými a zábavnými dátami raz-dva zaplní.
Velkou výhodou laserové komunikace je, že rušení je zde mnohem menší problém, než u rádiových vln. Je zde k dispozici mnohem větší šířka pásma, signály přicházející z různých směrů jsou přirozeně velmi odolné vůči vzájemnému rušení (jednoduše je dalekohled nevidí, rádiový teleskop to má v tomto ohledu o něco těžší). Laserový paprsek musí velmi přesně mířit na adresáta, šířka svazku bude velmi malá, takže dalekohled jen o pár kilometrů vedle signál jednoduše nezachytí a je tak možné jej využít pro jinou komunikaci. Takže z tohoto pohledu bych se masivního nasazení nebál.