Americký technologický demonstrátor DSOC (Deep Space Optical Communications) opět posunul rekord laserové komunikace. Dokázal totiž přenést data pomocí laserového signálu ze Země na sondu Psyche, která byla v té době vzdálená 460 milionů kilometrů. To odpovídá vzdálenosti mezi Zemí a Marsem, když jsou obě planety navzájem nejdál. Krátce po dosažení tohoto milníku, ke kterému došlo už 29. července, zakončil technologický demonstrátor první fázi svého provozu, která probíhala od 13. října loňského roku, kdy Psyche odstartovala.

„Tento milník je významný. Laserová komunikace vyžaduje velmi vysokou úroveň přesnosti. Než jsme vypustili Psyche, tak jsme netušili, jak moc výraznou degradaci provozních parametrů budeme pozorovat při těch největších vzdálenostech,“ vysvětluje Meera Srinivasan, vedoucí provozu projektu z Jet Propulsion Laboratory a dodává: „Nyní byly ověřeny metody, které využíváme ke sledování a zaměřování, došlo k potvrzení, že optická komunikace může být robustní a transformující metodou při průzkumu Sluneční soustavy.“ Technologický demonstrátor DSOC, jehož provoz řídí JPL, sestává z laserového komunikačního aparátu na sondě a dvou pozemních stanic.

Historický Haleův dalekohled s průměrem 5 metrů na historické observatoři Palomar Observatory v kalifornském okrese San Diego slouží jako stanice ke stahování (downlink) – laserový vysílač na ni posílá data z hlubokého vesmíru. Optical Communications Telescope Laboratory patřící JPL se nachází na Table Mountain poblíž Wrightwoodu v Kalifornii a funguje jako stanice pro odesílání dat (uplink), která je schopna vysílat 7 kilowattů laserového výkonu a posílat data na sondu.

Díky tomu, že dokáží přenášet data s až stokrát většími datovými objemy za stejný čas oproti rádiovým frekvencím, mohou lasery umožnit přenosy komplexních vědeckých informací, ale i snímků, či videí ve vysokém rozlišení, které jsou potřebné pro další velký skok lidstva, až se astronauti vydají k Marsu, případně i někam dál.

Samotná sonda Psyche zůstává v dobrém stavu a stále využívá své iontové motory k tomu, aby posunula svou trajektorii ke stejnojmenné planetce bohaté na kovy, která krouží kolem Slunce mezi Marsem a Jupiterem. Data využívaná pro zkoušky laserové komunikace posílaná z Psyche na Zemi a zpět jsou zakódována do záření s vlnovou délkou, která odpovídá blízkému infračervenému záření – použitá frekvence je tak vyšší, než u rádiových vln. Tato vyšší frekvence tak umožňuje, aby se do přenosu dalo „zabalit“ více dat, což umožní vyšší přenosové rychlosti. Dokonce když byla Psyche zhruba 53 milionů kilometrů daleko (což zhruba odpovídá maximálnímu přiblížení Marsu k Zemi), dokázal technologický demonstrátor DSOC přenášet data maximální rychlostí 267 megabitů za sekundu. To je rychlost, která se podobá rychlosti stahování širokopásmového internetu. S tím, jak se sonda vzdaluje, rychlost, kterou může odesílat a přijímat data, se podle očekávání snižuje.

24. června, když byla Psyche vzdálená 390 milionů kilometrů od Země (to odpovídá zhruba 2,5 násobku vzdálenosti naší planety od Slunce), bylo dosaženo stabilní rychlosti datového toku 6,25 megabitů za sekundu a maximální rychlosti 8,3 megabitů za sekundu. Tato rychlost je sice výrazně nižší než výše zmíněné maximum experimentu, ale je to stále mnohem vyšší než rychlosti, kterých na tuto vzdálenost dosahuje radiofrekvenční komunikační systém využívající srovnatelný výkon.

Cílem demonstrátoru DSOC je prověřit technologii, která by mohla spolehlivě přenášet data vyšší rychlostí než ostatní kosmické komunikační technologie – jako jsou třeba radiofrekvenční systémy. Při snaze o dosažení tohoto cíle, měl projekt možnost otestovat jedinečné datové soubory obsahující třeba umění a video ve vysokém rozlišení, ale i inženýrská data o stavu systémů sondy Psyche. Jednou byl ze sondy stažen soubor dat obsahující i umělecké dílo z Arizona State University inspirované misí sondy Psyche, snímky domácích mazlíčků členů týmu a 45 sekund dlouhé video v ultravysokém rozlišení, které napodobovalo televizní testovací vzory z minulého století a zobrazovalo scény ze Země a vesmíru.

DSOC také přenesl první video v ultravysokém rozlišení z hlubšího vesmíru. Hlavní roli v něm hrála kočka Taters a video bylo odesláno ze sondy Psyche na Zemi 11. prosince 2023 ze vzdálenosti 30,5 milionu kilometrů. Veškerá umělecká díla, fotky a videa využívaná k testovacím přenosům byla na palubní datové úložiště nahrána ještě před startem. „Hlavním cílem systému bylo prokázat, že snížení rychlosti přenosu dat je úměrné převrácenému čtverci vzdálenosti,“ říká Abi Biswas, projektový technolog tohoto technologického demonstrátoru z JPL a dodává: „Tento cíl jsme splnili a přenesli jsme obrovské objemy dat na Psyche a zpět s pomocí laseru.“ Konkrétně bylo během první demonstrační fáze ze sondy Psyche staženo téměř 11 terabitů dat!

Palubní laserový komunikační aparát je nyní deaktivován a k jeho opětovnému zapojení má dojít 4. listopadu. Tato činnost by měla prověřit, zda letový hardware může fungovat nejméně rok. „Aktivujeme laserový přenosový systém a provedeme krátkou kontrolu jeho funkčnosti,“ vysvětluje Ken Andrews, vedoucí letových operací na JPL a dodává: „Jakmile toho dosáhneme, můžeme se těšit na plný provoz vysílače během fáze po spojení, která začne později v tomto roce.“

Přeloženo z:
https://www.jpl.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://d2pn8kiwq2w21t.cloudfront.net/original_images/1_dsoc-uplink.png
https://d2pn8kiwq2w21t.cloudfront.net/original_images/E1_Psyche-Earth-distance-Eyes.png
https://d2pn8kiwq2w21t.cloudfront.net/original_images/jpegPIA24569.jpg