Λήψη δεδομένων της NASA στη Γη με χρήση λέιζερ

Ο Επίγειος Σταθμός 2 Οθόνης Επικοινωνιών με Λέιζερ της NASA στο Haleakala της Χαβάης, που εμφανίζεται εδώ, είναι ένας από τους δύο επίγειους σταθμούς που θα επικοινωνούν με την αποστολή. πίστωση: NASA

Η NASA εκτοξεύει δορυφόρους, ρόβερ και τροχιακά για να ελέγξει τη θέση της ανθρωπότητας στον Γαλαξία. Όταν αυτές οι αποστολές φτάνουν στον προορισμό τους, τα επιστημονικά τους όργανα καταγράφουν φωτογραφίες, βίντεο και πολύτιμες πληροφορίες για το σύμπαν. Η υποδομή επικοινωνίας στο διάστημα και στη Γη επιτρέπει στα δεδομένα που συλλέγονται από αυτές τις αποστολές να φτάσουν στη Γη. Χωρίς επίγειους σταθμούς για τη λήψη του, τα ασυνήθιστα δεδομένα που συλλαμβάνονται από αυτές τις αποστολές θα κολλούσαν στο διάστημα, χωρίς να μπορούν να φτάσουν σε επιστήμονες και ερευνητές στη Γη.


Από την αυγή της εξερεύνησης του διαστήματος, οι αποστολές της NASA βασίζονται κυρίως σε επικοινωνίες ραδιοσυχνοτήτων για αυτή τη μετάδοση πληροφοριών. Αλλά αυτό το φθινόπωρο, το Laser Communications Demonstration (LCRD) της NASA θα ξεκινήσει και θα παρουσιάσει επικοινωνίες με λέιζερ — ένας επαναστατικός τρόπος για την παράδοση δεδομένων από το διάστημα στη Γη.

Οι επίγειοι σταθμοί LCRD, αλλιώς γνωστοί ως Optical Ground Station (OGS)-1 και -2, βρίσκονται στο Table Mountain της Καλιφόρνια και στο Haleakala της Χαβάης. Αυτές οι απομακρυσμένες τοποθεσίες σε μεγάλα υψόμετρα επιλέχθηκαν για τις καθαρές καιρικές συνθήκες. Ενώ οι επικοινωνίες με λέιζερ μπορούν να παρέχουν αυξημένους ρυθμούς μεταφοράς δεδομένων, οι ατμοσφαιρικές αναταράξεις – όπως τα σύννεφα και οι αναταράξεις – μπορούν να διαταράξουν τα σήματα λέιζερ καθώς εισέρχονται στην ατμόσφαιρα της Γης.

«Με τον τρόπο που λειτουργούν οι τοπικοί μετεωρολόγοι, υπάρχει ελάχιστη σκόνη και λιγότερες ατμοσφαιρικές αναταράξεις στην κορυφή του βουνού, κάτι που είναι εξαιρετικό για επικοινωνίες με λέιζερ», δήλωσε ο Ρον Μίλερ του Κέντρου Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA και πρώην υπεύθυνος ανάπτυξης OGS-2 στη Χαβάη. . “Είναι περίπου 10.000 πόδια ύψος, επομένως είστε πάνω από πολλά από την ατμόσφαιρα και τον καιρό που συμβαίνει κάτω από την κορυφή. Είναι πολύ συνηθισμένο να έχετε μια ωραία ηλιόλουστη μέρα στην κορυφή και να έχετε συννεφιά στη μέση του βουνού.”

Η αποστολή LCRD θα επικοινωνήσει με δύο επίγειους σταθμούς – στο Table Mountain της Καλιφόρνια και στη Haleakala της Χαβάης – για να δείξει οπτικές επικοινωνίες μεταξύ του διαστήματος και της Γης. Πίστωση: Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA

Οι μηχανικοί επικοινωνιών της NASA επέλεξαν αυτές τις τοποθεσίες επειδή τα καιρικά τους μοτίβα αλληλοσυμπληρώνονται. Όταν το OGS-1 στην Καλιφόρνια είναι συννεφιασμένο, το OGS-2 στη Χαβάη τείνει να είναι καθαρό – και το αντίστροφο. Για να παρακολουθεί την κάλυψη του νέφους και να αποφασίσει ποιον σταθμό θα χρησιμοποιήσει, ο επιχειρηματικός συνεργάτης Northrop Grumman παρουσίασε έναν σταθμό ατμοσφαιρικής παρακολούθησης που παρακολουθεί τις καιρικές συνθήκες στη Χαλεάκαλα. Αυτός ο σταθμός παρακολούθησης λειτουργεί ανεξάρτητα σχεδόν 24 ώρες την ημέρα, επτά ημέρες την εβδομάδα. Το OGS-1 έχει παρόμοιες δυνατότητες παρακολούθησης καιρού στο Table Mountain.

Αν και συνήθως προφανές καιρός Σε αυτές τις τοποθεσίες, οι μηχανικοί της NASA πρέπει ακόμα να εργαστούν για να ελαχιστοποιήσουν τις επιπτώσεις των ατμοσφαιρικών αναταράξεων στα δεδομένα που λαμβάνονται από το OGS-1 και το OGS-2. Για να γίνει αυτό, και τα δύο τερματικά εκμεταλλεύονται τη δύναμη των προσαρμοστικών οπτικών.

“Το προσαρμοστικό οπτικό σύστημα χρησιμοποιεί έναν αισθητήρα για να μετρήσει την παραμόρφωση του ηλεκτρομαγνητικού σήματος που προέρχεται από το διαστημόπλοιο”, δήλωσε ο Tom Roberts, διευθυντής ανάπτυξης και λειτουργίας OGS-1 στο Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA στη Νότια Καλιφόρνια. “Εάν μπορούμε να μετρήσουμε αυτήν την παραμόρφωση, μπορούμε να την στείλουμε μέσω ενός παραμορφώσιμου καθρέφτη που αλλάζει το σχήμα του για να αφαιρέσει τις εκτροπές που προκαλούνται από την ατμόσφαιρα. Αυτό μας επιτρέπει να λάβουμε ένα καθαρό, όμορφο σήμα.”

Ενώ το OGS-2 αναπτύχθηκε ειδικά για την αποστολή LCRD, το OGS-1 βρίσκεται στο Εργαστήριο Οπτικής Επικοινωνίας Τηλεσκοπίου του Jet Propulsion Laboratory, το οποίο χρησιμοποιήθηκε πριν από το LCRD σε προηγούμενες επιδείξεις επικοινωνιών με λέιζερ. Για να ετοιμάσουν το OGS-1 να υποστηρίξει το LCRD, οι μηχανικοί έπρεπε να αναβαθμίσουν τον επίγειο σταθμό και να τροποποιήσουν το σύστημα για να τον ανεβάσουν σε υψηλότερο επίπεδο. Μία από αυτές τις ενημερώσεις περιελάμβανε την αντικατάσταση κατόπτρων για καλύτερη ανακλαστικότητα και υψηλότερα κατώφλια λέιζερ, ώστε το τηλεσκόπιο να μπορεί να λαμβάνει και να μεταδίδει σήματα λέιζερ προς και από το LCRD.

Πριν από την υποστήριξη της αποστολής, η LCRD θα αφιερώσει περίπου δύο χρόνια στη διεξαγωγή δοκιμών και δοκιμών. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, οι OGS-1 και OGS-2 θα λειτουργούν ως προσομοιωμένοι χρήστες, στέλνοντας δεδομένα από έναν σταθμό στο LCRD και μετά στον επόμενο. Αυτές οι δοκιμές θα επιτρέψουν στη διαστημική κοινότητα να μάθει από το LCRD και να βελτιώσει περαιτέρω την τεχνολογία για τη μελλοντική εφαρμογή συστημάτων επικοινωνίας λέιζερ.

Μετά την πιλοτική φάση, το LCRD θα υποστηρίζει αποστολές στο διάστημα. Αποστολές, όπως ο σταθμός στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, θα στείλουν τα δεδομένα στο LCRD, το οποίο στη συνέχεια θα τα στείλει στο OGS-1 ή στο OGS-2.

Το LCRD είναι ένα ωφέλιμο φορτίο που φιλοξενείται στον δορυφόρο Space Test Program 6 (STPSat-6) του Υπουργείου Άμυνας. Ενώ το LCRD είναι ένα ωφέλιμο φορτίο επικοινωνιών με λέιζερ, το διαστημόπλοιο θα εξακολουθεί να έχει επικοινωνία ραδιοσυχνοτήτων με τη Γη. Το ωφέλιμο φορτίο θα εκπέμπει στον Σταθμό Εδάφους Ζεύξης (PGLT) που βρίσκεται στο συγκρότημα White Sands κοντά στο Λας Κρουσές, στο Νέο Μεξικό, δεδομένα παρακολούθησης και τηλεμετρίας και εντολές στο διαστημόπλοιο μέσω ραδιοκυμάτων.

Η NASA χειρίζεται τα επίγεια στοιχεία LCRD — OGS-1, OGS-2 και PGLT — από το Κέντρο Επιχειρήσεων Αποστολής LCRD στο White Sands.

«Το κέντρο επιχειρήσεων της αποστολής είναι ο κεντρικός εγκέφαλος του συστήματος LCRD», δήλωσε η Miriam Weinersten, διευθύντρια επίγειου τμήματος στη NASA Goddard. “Συντονίζει τη διαμόρφωση του ωφέλιμου φορτίου και των τριών επίγειων σταθμών ταυτόχρονα, προγραμματίζοντας διαφορετικές υπηρεσίες και οπτικές συνδέσεις.”

Χωρίς επίγεια υποδομή, εξαιρετικά δεδομένα επιστήμης και εξερεύνησης δεν θα έφταναν στους ερευνητές στη Γη. Το επίγειο τμήμα του LCRD θα είναι κρίσιμο για την επιτυχία της αποστολής, παρέχοντας στους μηχανικούς την ευκαιρία να δοκιμάσουν και να βελτιώσουν τις επικοινωνίες με λέιζερ. Με τη σειρά του, το LCRD θα εγκαινιάσει μια νέα εποχή λέιζερ Επικοινωνία, όπου αποστολές Θα έχει άνευ προηγουμένου πρόσβαση σε πληροφορίες από δορυφόρους και ανιχνευτές στο διάστημα.

Περισσότερα για την αποστολή

Το STPSat-6, μέρος της αποστολής Space Test Program 3 (STP-3), θα εκτοξευτεί με πύραυλο United Launch Alliance Atlas V 551 από τον σταθμό διαστημικής δύναμης Cape Canaveral στη Φλόριντα το αργότερο στις 22 Νοεμβρίου 2021. Το STP διαχειρίζεται η Space Διοίκηση Συστημάτων της Διαστημικής Δύναμης των ΗΠΑ.

Το LCRD διευθύνεται από τη NASA Goddard και σε συνεργασία με το Jet Propulsion Laboratory και το MIT Lincoln Laboratory. Το LCRD χρηματοδοτείται από το Πρόγραμμα Αποστολών Επίδειξης Τεχνολογίας της NASA, το οποίο αποτελεί μέρος της Διεύθυνσης Αποστολής Διαστημικής Τεχνολογίας, και το πρόγραμμα Επικοινωνιών και Αστροναυτικής (SCaN) στα κεντρικά γραφεία της NASA. Η NASA Goddard λειτουργεί το OGS-2, ενώ η JPL λειτουργεί το OGS-1.


Βίντεο: Η επίδειξη επικοινωνιών με λέιζερ της NASA προετοιμάζεται για εκτόξευση


Εισαγωγή του
Εργαστήριο Jet Propulsion

το απόσπασμα: Λήψη δεδομένων NASA στη Γη με λέιζερ (2021, 27 Οκτωβρίου) Ανακτήθηκε στις 28 Οκτωβρίου 2021 από https://phys.org/news/2021-10-nasa-ground-lasers.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Ανεξάρτητα από οποιαδήποτε δίκαιη συναλλαγή για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν επιτρέπεται να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

READ  10 απίστευτες φωτογραφίες από τον φωτογράφο του Γαλαξία του 2021

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *