В грузовом отсеке космического корабля Dragon, который был запущен 16 марта 2014 года в рамках миссии SpaceX-3, на борт Международной космической станции (МКС) был доставлен модуль лазерной коммуникационной системы Optical Payload for Lasercomm Science (OPALS). Этот модуль, разработанный усилиями команды из 20 человек, в состав которой вошли специалисты Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения (NASA Jet Propulsion Lab) и специалисты Европейского космического агентства, предназначен для организации высокоскоростного лазерного коммуникационного канала, который свяжет космическую станцию с Землей.

Современное исследовательское оборудование, используемое в изучении космического пространства, все больше и больше нуждается в высокоскоростных каналах, при помощи которых на Землю можно передавать большие объемы собираемой научной информации, в том числе и высококачественного видео. Этим потребностям полностью удовлетворяют системы лазерных коммуникаций, которые могут обеспечить более широкую полосу пропускания и работают в диапазонах, не попадающих под ограничения международных и региональных регулирующих органов, осуществляющих контроль за радиосвязью.

«Оптические лазерные коммуникации являются тем, что обеспечит дальнейшее расширение исследований космического пространства и других планет» – рассказывает Мэтт Абрэхэмсон (Matt Abrahamson), руководитель миссии OPALS, – «Нынешние космические аппараты, работающие в открытом космосе, довольствуются скоростью передачи информации в 200–400 килобит в секунду. Оборудование системы OPALS позволит обмениваться данными со скоростью 50 мегабит в секунду, а будущие системы дальней космической связи смогут обеспечить скорость передачи данных с Марса на Землю на скорости до 1 гигабита в секунду».

Рис. 1.

«Этот процесс напоминает переход от dial-up к DSL-технологиям» – добавляет к вышесказанному инженер Богдан Оайда (Bogdan Oaida), – «Способность современного оборудования производить большие объемы научных данных требует возможности передавать эти данные на Землю с высокой скоростью независимо от того, откуда ведется передача, с низкой околоземной орбиты или из глубин открытого космического пространства».

После того, как модуль системы OPALS прибудет на космическую станцию, он будет установлен при помощи автоматизированной руки-манипулятора на предназначенном для него месте. После этого начнется этап настройки и тестирования системы, который, согласно планам, займет три месяца.

Принцип работы системы OPALS будет заключаться в следующем. Как только космическая станция попадет в область зрения небольшого телескопа, с помощью которого будет определено направление на станцию, наземный лазер начнет передавать периодический опорный сигнал. По этому сигналу будет сориентирован передающий лазер системы OPALS, который начнет передачу на Землю информации, в качестве которой будет выступать запакованный особым образом поток видеоданных. Ожидается, что каждый сеанс сможет продлиться порядка 100 секунд, в течение которых будет происходить не только обмен данными.

Лучи сфокусированного лазерного света позволят ученым изучить принципы их распространения в атмосфере, отследить с высокой точностью траекторию полета космической станции и изучить другие явления и эффекты, оказывающие влияние на оптическую связь в условиях земной атмосферы.

Успешная реализация миссии OPALS станет базой для дальнейшего развития коммуникационных лазерных систем.

А главной целью миссии является подготовка технологической базы для создания много-гигабитной коммуникационной системы между Землей и космической станцией, которая в будущем может стать чем-то вроде релейной станции, обеспечивающей передачу данных с Марса или Луны на Землю и обратно.