NASA'nın yeni deneysel anteni derin uzay lazerlerini takip ediyor
Personel kitabına göre
Pasadena Kaliforniya (JPL) 12 Şubat 2024
Deneysel bir anten, derin uzayda seyahat ederken NASA'nın Psyche uzay aracından hem radyo frekansını hem de yakın kızılötesi lazer sinyallerini aldı. Bu, NASA'nın Derin Uzay Ağı'nın (DSN) uzay aracıyla radyo dalgaları aracılığıyla iletişim kuran dev çanak antenlerinin optik veya lazer iletişim için değiştirilmesinin mümkün olduğunu gösteriyor.
İletimlere daha fazla veri paketleyerek optik iletişim, ağ talebi arttıkça DSN'leri desteklerken uzay araştırmaları için yeni olanaklar sağlayacak.
Deep Space Station 13 adı verilen 34 metrelik (112 ft) hibrit radyo-optik anten, Kasım 2023'ten bu yana NASA'nın Derin Uzay Optik İletişimi (DSOC) teknolojisi gösterimindeki uydu-yer bağı lazerini takip ediyor. 13 Ekim 2023'te faaliyete geçen ajans.
Hibrit anten, Barstow, Kaliforniya yakınlarındaki DSN'nin Goldstone Derin Uzay İletişim Kompleksi'nde bulunuyor ve DSOC deneyinin bir parçası değil. DSN, DSOC ve Psyche, NASA'nın Güney Kaliforniya'daki Jet Propulsion Laboratuvarı tarafından yönetilmektedir.
JPL DSN müdür yardımcısı Amy Smith, “Hibrit antenimiz, teknoloji gösterisinin başlatılmasından kısa bir süre sonra DSOC uydu-yer bağlantısını başarıyla ve güvenilir bir şekilde kilitleyip takip edebildi” dedi. “Ayrıca Psyche'nin radyo frekansı sinyalini de aldı, böylece ilk kez derin uzayda eşzamanlı radyo ve optik iletişimi gösterdik.”
2023'ün sonlarında hibrit anten, 20 milyon mil (32 milyon kilometre) mesafeden saniyede 15,63 megabit hızında veri aktardı; bu, bu mesafedeki radyo frekansı iletişiminden yaklaşık 40 kat daha hızlıydı. 1 Ocak 2024'te anten, Psyche'ın lansmanından önce ekibin DSOC'ye yüklenen görüntüsünü bağladı.
Bire iki
Lazer fotonları (kuantum ışık parçacıkları) tespit etmek için, hibrit antenin kavisli yüzeyinin iç kısmına yedi adet ultra hassas bölümlü ayna takılmıştır. Bu parçalar NASA'nın James Webb Uzay Teleskobu'nun altıgen aynalarına benziyor ve 3,3 metrelik (1 metre) açıklıklı bir teleskopun ışık toplama açıklığını taklit ediyor. Lazer fotonları antene ulaştığında, her bir ayna, fotonları, çanağın merkezinin üzerinde asılı olan anten alt yansıtıcısına bağlı yüksek pozlamalı bir kameraya doğru bir şekilde yansıtır ve yönlendirir.
Kamera tarafından toplanan lazer sinyali daha sonra kriyojenik olarak soğutulmuş yarı iletken nanotel tek fotonlu dedektörü besleyen bir optik fiber aracılığıyla iletilir. Dedektör, JPL Enstrümantasyon Laboratuvarı tarafından tasarlanmış ve üretilmiştir ve DSOC için bir aşağı bağlantı yer istasyonu olarak hizmet veren, San Diego County, California'daki Caltech'in Palomar Gözlemevi'nde kullanılan dedektörle aynıdır.
JPL yer iletişim sistemleri ve hibrit anten dağıtım müdürü yardımcısı Barzeya Tehrani, “34 metrelik esnek bir yapı üzerine inşa edilmiş son derece dayanıklı bir optik sistemdir” dedi. “Lazeri derin uzaydan dedektöre gelen fiberlere hizalamak ve yönlendirmek için aynalardan, küçük sensörlerden ve kameralardan oluşan bir sistem kullanıyoruz.”
Tahrani, antenin Mars'tan Dünya'ya en uzak noktaya (Güneş'ten Dünya'ya olan mesafenin 2,05 katı mesafe) gönderilen bir lazer sinyalini tespit edecek kadar hassas olacağını umuyor. Psyche, metal bakımından zengin asteroit Psyche'yi keşfetmek için Haziran ayında Mars ve Jüpiter arasındaki ana asteroit kuşağına giderken bu mesafede olacak.
Anten üzerindeki yedi bölümlü reflektör, gelecekte kullanılabilecek 64 bölümlü (26 fitlik (8 m) açıklıklı bir teleskopa eşdeğer) daha büyük, daha güçlü bir versiyonun konseptinin kanıtıdır.
Altyapı çözümü
DSOC, insanlığın bir sonraki dev atılımını desteklemek için karmaşık bilimsel bilgileri, yüksek çözünürlüklü video ve görüntüleri iletebilen daha yüksek veri hızlı iletişimin önünü açıyor: insanları Mars'a göndermek. Geçtiğimiz günlerde bir teknoloji gösterimi, derin uzaydan rekor bit hızlarında ilk ultra yüksek çözünürlüklü videoyu yayınladı.
RF antenlerini optik terminallerle donatmak ve amaca yönelik hibrit antenler oluşturmak, mevcut özel optik karasal altyapı eksikliğine bir çözüm olabilir. DSN'nin Kaliforniya, Madrid ve Canberra, Avustralya'daki tesislere dağıtılmış 14 yemeği vardır. Hibrit antenler, büyük miktarlarda veri almak için optik iletişime güvenebilir ve telemetri (sağlık ve konum bilgileri) gibi daha az bant genişliği yoğun veriler için radyo frekanslarını kullanabilir.
Tehrani, “On yıllardır dünya çapındaki mevcut dev DSN antenlerine yeni radyo frekansları ekliyoruz, bu nedenle bir sonraki en uygun adım optik frekansları dahil etmektir” dedi. “Aynı anda iki şeyi yapan bir varlığımız olabilir; iletişim yöntemlerimizi otoyollara dönüştürerek zamandan, paradan ve kaynaklardan tasarruf edebiliriz.”
İlgili Bağlantılar