Новая коммуникационная лазерная система, установленная не так давно на Международной космической станции, может произвести такую же революцию в области космической связи, как и революция, которая произошла в области наземных коммуникаций, за короткий период шагнувших от крайне медленных технологий dial-up к высокоскоростным оптоволоконным сетям. Лазерная системаOptical Payload for Lasercomm Science (OPALS), которая установлена на внешних конструкциях космической станции и которая является весьма перспективной альтернативой традиционным средствам радиосвязи, была неоднократно протестирована, демонстрируя каждый раз высочайшую скорость передачи информации, высокую стабильность и крайне низкий уровень возникновения ошибок передачи.
"Система OPALS послужила демонстрацией того, что космические коммуникационные лазерные системы являются весьма практичными, обеспечивая все возрастающие потребности в скоростях передачи и получения информации из космоса" - рассказывает Мэтью Абрэхэмсон (Matthew Abrahamson), руководитель миссии OPALS со стороны Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения (NASA Jet Propulsion Laboratory), - "В качестве дополнительного "бонуса" испытания системы принесли нам множество данных, касающихся физики и особенностей процессов распространения лучей лазера в космосе, в атмосфере Земли и на границе между этими двумя средами. Мы надеемся, что дальнейшая работа над этой технологией позволит нам создать системы высокоскоростные дальней космической связи, которые смогут связать Землю с космическими аппаратами, находящимися гораздо дальше околоземной орбиты. И эти системы имеют огромный шанс стать заменой существующей устаревшей системе дальней космической связи, использующей радиоволны".
Оборудование системы OPALS было доставлено на борт космической станции в апреле этого года при помощи грузового космического корабля SpaceX Dragon. После установки оборудования в соответствующем месте оно было включено в работу и использовалось для постоянного тестирования лазерной связи. Для минимизации влияния атмосферных возмущений и помех в системе OPALS используются 4 отдельных лазера, передающих одну и туже информацию в направлении приемника от наземной станции Optical Communications Telescope Laboratory's, находящейся в обсерватории Table Mountain Observatory в горах в Калифорнии. Следующим большим шагом дальнейшего развития системы OPALS и технологии в целом станет ее оснащение системой адаптивной оптики, которая позволит достаточно хорошо компенсировать помехи и искажения, вносимые в сигнал атмосферными явлениями.
"Четыре луча лазера протягиваются с Земли через небо к космической станции. Такой маяк достаточно легко заметить и навестись на него в темноте и при хорошей погоде. В дневное время, особенно при ярком солнечном свете это сделать гораздо труднее. Но мы сейчас работаем над этой задачей и вскоре успешно решим ее при помощи нового специализированного программного обеспечения системы, разработка которого ведется в настоящее время" - рассказывает Мэтью Абрэхэмсон.
В качестве примера скорости работы системы OPALS можно привести следующее - в июле, ко дню посадки космического аппарата Apollo на Луну в 1969 году, на космическую станцию было передано высококачественное видео процесса посадки. Передача видео заняла всего 7 секунд, в то время, как при помощи системы радиосвязи для этого потребовалось бы около 12 часов. Во время сеансов лазерной связи с Землей с космической станции передается в среднем от 200 до 300 мегабайт телеметрической и технической информации. Передача такого объема занимает около 20 секунд, в то время как обычным способом он передается за 3 часа.
"Теперь мы имеем возможность обновлять практически в режиме реального времени метеорологические карты и получать массу другой информации от разных спутников на околоземной орбите" - рассказывает Мэтью Абрэхэмсон, - "До того момента, когда мы начали использовать лазерную систему, мы испытали около дюжины разных методов. Эти попытки имели переменный успех и ни один из методов не подошел для его использования на постоянной основе".
Поскольку технология лазерной космической связи будет еще неоднократно совершенствоваться, она будет предоставлять вместе с этим и новые возможности. В недалеком будущем лазерная связь свяжет с Землей не только низкую околоземную орбиту, но и высокую геостационарную орбиту, давая в распоряжение находящихся там космических аппаратов весьма широкополосный канал связи с Землей. А забегая еще дальше можно предположить, что лазерные космические коммуникации со временем протянутся и еще дальше, к Марсу, где сейчас действует достаточно большая группировка космических аппаратов, и к другим еще более далеким планетам, возле которых со временем также появятся исследовательские аппараты.