В MIT установили рекорд скорости лазерной передачи данных из космоса на Землю

Опытный аппарат размером примерно с коробку для салфеток отправился в космос в мае этого года. С тех пор CubeSat c системой терабайтной инфракрасной доставки (TBIRD) доставляет огромные объемы данных с рекордной скоростью до 100 гигабит в секунду на наземный приемник. Эта скорость передачи данных в 1000 раз выше, чем у традиционных радиочастотных каналов.

Ariana Tantillo / MIT Lincoln Laboratory

Сегодня научные приборы регулярно генерируют больше данных, чем может быть передано на Землю по обычным каналам связи. Небольшие бюджетные терминалы TBIRD могут позволить ученым со всего мира в полной мере использовать преимущества лазерной связи, о которых они когда-то могли только мечтать.

За счет более короткой длины волны инфракрасный свет позволяет упаковать больше данных в одной передаче, нежели радиоволны. Поэтому лазерная связь дает ученым возможность отправлять в 100-1000 раз больше информации, чес современные радиочастотные системы. Это как перейти с коммутируемого доступа к Сети на высокоскоростной Интернет.

Однако установка космической связи на основе лазеров сопряжено с рядом технических проблем.Во-первых, лазерный свет формирует достаточно узкий лучи. Для успешной передачи данных он должен быть направлен точно на приемник, расположенный на Земле. Во-вторых, лазерные лучи могут искажаться из-за атмосферных воздействий и погодных условий. Такое искажение приводит к потере мощности луча и части данных. Специалисты MIT решили обе эти проблемы.

TIBRD состоит из трех компонентов: высокоскоростным оптическим модемом. большим накопителем и усилителем оптического сигнала.  Чтобы справиться с потерей данных из-за атмосферных искажений исследователи разработали протокол Automatic Repeat Request (ARQ), который контролирует ошибки при передаче информации. С помощью ARQ наземный терминал посылает спутнику сигнал для повторной передачи любого блока данных, который был потерян или поврежден.

«Если сигнал пропадает, данные могут быть переданы повторно. Однако если это делается неэффективно — то есть вы тратите все время на повторную отправку вместо передачи новых данных — вы теряете пропускную способность. С помощью нашего протокола ARQ приемник сообщает спутнику, какие кадры он принял правильно, и отправитель понимает, какую информацию он должен передать повторно», — объяснил системный инженер TBIRD Курт Шиллер.

Еще одной инновацией TBIRD является отсутствие механизма наведения узкого лазерного луча. Вместо этого система полагается на сигналы об ошибках. Когда они поступают на CubeSat, спутник понимает, куда лучше направить свой корпус.

«Хотя отправка данных из космоса с помощью лазеров может показаться футуристической идеей, та же техническая концепция лежит в основе оптоволоконного Интернета, которым мы пользуемся каждый день. Разница в том, что лазерные передачи происходят в открытой атмосфере, а не по замкнутым волокнам», — рассказал Джейд Ван, руководитель программы лаборатории по разработке TBIRD.

Что будем искать? Например,ChatGPT

Мы в социальных сетях