Przejdź do treści

Komunikacja laserowa z głęboką przestrzenią kosmiczną - AIM

Sonda AIM - komunikacja laserowa

Wyobraźmy sobie skierowanie wiązki laserowej z odległości milionów kilometrów w pustej przestrzeni kosmicznej prosto w kierunku Ziemi. Zaproponowana przez ESA misja Asteroid Impact Mission (AIM) ma takie wyzwanie przed sobą: zademonstrować zdolność komunikacji laserowej na ogromne odległości.

Asteroid Impact Mission, której projekt jest właśnie szczegółowo doprecyzowany przed ostateczną decyzją o realizacji misji, którą Rada Ministerialna ESA podejmie w grudniu 2016 roku to misja, której zadaniem jest zademonstrowanie nowych technologii z zakresu komunikacji w przestrzeni kosmicznej. Jednocześnie będzie to pierwsza w historii ludzkości sonda, która zbada układ dwóch planetoid.

Komunikacja laserowa może pozwolić na przesyłanie wyników z sondy na Ziemię kilkukrotnie szybciej niż za pomocą standardowych sygnałów radiowych.

"Komunikacja optyczna nie jest jeszcze dobrze osadzona pośród technologii kosmicznych i przygotowywany przez ESA European Data Relay System (EDRS) będzie pierwszym praktycznym zastosowaniem tej technologii," tłumaczy inżynier optyki w ESA Zoran Sodnik.

"W 2013 roku naziemna stacja optyczna Optical Ground Station ESA na Teneryfie uczestniczyła w dwukierunkowej komunikacji z orbiterem księżycowym LADEE odległym od nas o 400 000 km. Jednak AIM będzie musiał działać z dużo większych odległości: dla tej sondy planujemy zasięg maksymalny rzędu 75 milionów kilometrów czyli połowy odległości od Ziemi do Słońca. Może się wydawać, że to ogromna odległość, lecz jeżeli chcielibyśmy pewnego dnia wykorzystać tą technologię na Marsie - odległości będą jeszcze większe."

Wiązka laserowa wyemitowana przez zainstalowany na pokładzie AIM teleskop laserowy o średnicy 13,5 cm z takiej odległości będzie na Ziemi tworzyła okrąg rzędu 1100 km - to także wydaje się sporym rozmiarem lecz porównywalna wiązka fal radiowych z tej odległości w pobliżu Ziemi miałaby wiązkę o średnicy większej niż średnica Ziemi.

"Dużo wyższa częstotliwość promieniowania laserowego daje nam dużo lepszą kierunkowość," dodaje inżynier laserów w ESA Clemens Heese.

"Jednocześnie wiele fotonów zostanie po drodze utraconych, dlatego potrzebujemy zaawansowanych metod zliczania fotonów, które umożliwią nam stabilne wykrywanie sygnału przez naziemny teleskop o średnicy ok. 1 metra."

Aby sprostać temu i innym wyzwaniom zespół misji AIM w tym miesiącu podpisał kontrakty z firmami na rozpoczęciem wstępnych prac nad opracowaniem technologii budowy teleskopu, budowy elektroniki detektorów oraz systemów precyzyjnego kierowania wiązki laserowej. Sonda AIM będzie musiała mieć zdolność kierowania sygnału z taką precyzją jakiej wymagałoby emitowanie sygnału z Ziemi  w obiekt o średnicy tarczy Marsa widocznej na naszym niebie.

"Biorąc pod uwagę masę 39,3 kg, system laserowy AIM będzie największą częścią ładunku sondy," mówi Andres Galvez nadzorujący program badań podstawowych w ESA.

"Mamy zamiar maksymalnie wykorzystać ten system laserowy używając go także do celów naukowych - laser może doskonale sprawdzić się jako wysokościomierz do pomiaru powierzchni planetoidy."

Projekt całego systemu nadzorowany jest przez RUAG Space (Szwajcaria), która opiera go na obecnej rodzinie terminali komunikacji laserowej Optel, z których najnowszy przeznaczony jest do przesyłania danych z mini-satelitów bezpośrednio na Ziemię.

Źródło: ESA

Reklama