Миссия TBIRD установила новый рекорд в лазерной связи в космосе, передав 4,8 терабайта данных за пять минут
Миссия TBIRD, запущенная NASA в мае 2022 года, была призвана продемонстрировать возможности лазерной связи в космосе. В течение двух лет миссия установила новые рекорды в лазерной связи, передавая данные с космического аппарата PTD-3 на Землю с невиданной ранее скоростью. Однако, миссия TBIRD подошла к концу. TBIRD (TeraByte InfraRed Transport) и её космический аппарат-носитель — PTD-3 (Pathfinder Know-how Demonstrator-3) — завершили демонстрацию технологий.
Серия PTD от NASA использует обычный коммерческий космический аппарат, чтобы обеспечить надёжную платформу для эффективного тестирования технологий с минимальной переделкой между запусками. После запуска в мае 2022 года в рамках миссии SpaceX Transporter 5 космический аппарат PTD-3 вышел на низкую околоземную орбиту, и вскоре после этого TBIRD начал отправлять сигналы лазерной связи на оптическую наземную станцию ??в Калифорнии.
Двухлетняя демонстрация TBIRD продемонстрировала жизнеспособность лазерной связи. Большинство миссий NASA полагаются на системы радиочастотной связи. Однако лазерная связь может передавать значительно больше данных в одном канале связи. Эта технология идеально подходит для научных и исследовательских миссий, которым требуется передача больших объёмов данных.
В 2023 году TBIRD непрерывно бил собственные рекорды, достигнув пика в июне, когда он безошибочно передал 4,8 терабайта данных, что эквивалентно примерно 2400 часам видео высокой четкости, за пять минут со скоростью 200 гигабит в секунду за один подход.
Полезная нагрузка TBIRD была одной из многих демонстраций лазерной связи. Программа NASA SCaN (Rental Communications and Navigation) совершенствует эту технологию, чтобы продемонстрировать влияние лазерной связи на доставку большего количества научных и исследовательских данных домой. Следующая демонстрация будет на миссии Artemis II.
Помимо побития мирового рекорда, эта миссия продемонстрировала экономически эффективную конструкцию и чрезвычайно низкие требования к размеру, весу и мощности — как на космическом аппарате PTD-3, так и в полезной нагрузке TBIRD. Полезная нагрузка размером с коробку для салфеток содержала два коммерческих телекоммуникационных модема, которые команда TBIRD модифицировала для экстремальных условий космоса.
Система PTD-3/TBIRD также преодолела одну из основных проблем, связанных с лазерной связью: создание узкого лазерного луча связи при движении на орбитальных скоростях с атмосферным сопротивлением. Точность наведения и устойчивость космического аппарата PTD-3 позволили полезной нагрузке TBIRD достичь рекордного достижения при движении со скоростью 17 000 миль в час в космосе. Космический аппарат установил рекорд по самой высокой точности наведения, когда-либо достигнутой кубсатами без каких-либо движущихся механизмов или двигательных систем.
Система не имела двигательной установки, что означало, что после её развёртывания на низкой околоземной орбите миссия могла продолжаться только до тех пор, пока её орбита не начнёт естественным образом снижаться.
Хотя планировалось, что проект TBIRD проработает всего шесть месяцев, демонстрационная программа продолжалась более двух лет, что позволило NASA больше узнать о работе лазерной связи на низкой околоземной орбите.
Уроки, извлечённые в ходе TBIRD, будут применены при будущих реализациях лазерной связи и минимизируют ограничения нисходящей линии связи при проектировании миссий, что позволит проводить будущие исследования и открытия.
