NASA Moonshot kommer att testa laserkommunikation

En ny kommunikationsteknik planerad att lanseras av NASA på fredag ​​kommer att ge rekordstora 600 megabits per sekund nedladdningar. Den resulterande sonden kommer att kretsa runt månen och skicka kommunikation tillbaka till jorden via lasrar.

Månmodul: Ingenjörer vid NASA:s Wallops Flight Facility förbereder arbetet med en månsond som ska testa ett laserkommunikationssystem med hög bandbredd.

Planen tipsar om hur lasrar kan ge ett uppsving för markbunden internettäckning också. Inom några år förväntas kommersiella internetsatellittjänster använda optiska anslutningar – istället för dagens radiolänkar – vilket ger mycket större bandbredd. En startup i Virginia, Laserljuskommunikation , är i ett tidigt skede av att designa ett sådant system och hoppas kunna skjuta upp en flotta på 12 satelliter om fyra år.

Redan nu tillhandahåller vissa företag optiska anslutningar med kort räckvidd genom luften för uppgifter som att ansluta campus eller kontorsbyggnader när ett hinder som en flod eller väg gör fiberläggning omöjlig. Det finns ett gäng tekniker som alla går samman för nya applikationer och förbättrad service, inte bara en, säger Heinz Willebrand, VD och koncernchef för Lightpointe , ett San Diego-baserat företag vars teknologi ger upp till 2,5 gigabit per sekund under några hundra meter.

En ny teknik i NASA:s månsond: en supraledande nanotrådsdetektor, kyld till tre kelvin. Den prylen, utvecklad vid MIT och dess Lincoln Laboratory , är utformad för att upptäcka enstaka fotoner som skickas nästan en kvarts miljon miles från infraröda lasrar på en kretsande månsond, som lanseras på fredag ​​till mäta damm i månens atmosfär.

Det nya kommunikationssystemet, dubbat Lunar Laser Communications Demonstration , kommer att leverera sex gånger högre nedladdningshastigheter jämfört med det snabbaste radiosystemet som används för månkommunikation. Den kommer att använda teleskop som är strax under en meter i diameter för att fånga upp signalen. Men det skulle kunna regna att ge 2,5 gigabit per sekund om markteleskopet som är designat för att upptäcka signalerna förstorades till tre meter i diameter, säger Don Boroson, forskaren vid Lincoln Lab som ledde projektet. Detta visar den första optiska dataöverföringen för ett djupt rymduppdrag. Om du ändrar storleken på den och delvis regnar den, kan du potentiellt göra det till Mars, säger han.

Eftersom moln blockerar fotoner, installeras detektorer på tre ställen: en vardera i Kalifornien och New Mexico, och en tredje på Kanarieöarna. På detta uppdrag kommer systemet dock bara att testas. De flesta operationer kommer att hanteras av radioteknologier – uppgraderade versioner av systemet som levererade Neil Armstrongs One small step for man transmission 1969. Men om allt går väl kommer optiska system sannolikt att dominera rymdöverföringar i framtiden, med radiosystem som fungerar som en säkerhetskopiering.

Förutom nanotrådsdetektorn är systemet beroende av höghastighetskodning och avkodning av data, och en separat uppsättning beräkningar och justeringar för att hålla teleskopen riktade mot varandra. Det finns ett gäng tekniker som är nya och spännande, säger Boroson.

Men vad som kan vara ännu mer spännande för bandbreddshungriga jordbor är utsikterna till ett satellitbaserat helt optiskt nätverk för att utöka det markbaserade.

Laser Light Communications sätter ihop komponenter för ett kommersiellt system som skulle tillhandahålla helt optisk satellit-till-jord- och satellit-till-satellit-kommunikation. Företaget har som mål att överbelasta internetbandbredden runt om i världen med ett rymdbaserat optiskt nätverk för att komplettera det globala fibernätet (se New Oceans of Data ).

Tanken är att systemet ofta skapar kortare kontinentspännande länkar än vad som är tillgängliga på marken samtidigt som det kringgår eventuella flaskhalsar. Vad mer är, i fallet med misslyckanden – som den avskurna undervattensfiberkabeln som mörkade stora delar av Mellanöstern och delar av Indien 2008 (se Analysera internetkollapsen) – skulle den erbjuda alternativa vägar och större motståndskraft.

Företaget planerar inledningsvis 48 markstationer för sitt system. Om moln blockerar nedlänkar eller upplänkar på en plats kan den dumpa data till en annan mottagare – kanske bara några hundra mil bort – och uppnå mycket hög tillförlitlighet, säger Robert Brumley, VD för Pegasus Global Holdings , som lanserar företaget baserat på federalt finansierad försvarsforskning inom området optisk kommunikation.

Många fler skulle kunna installeras: detektorenheterna skulle vara tillräckligt små för att monteras ovanpå en kontorsbyggnad eller till och med en lastbil, till exempel för att hantera flöden för direktsänd tv, tillägger Brumley.

Under systemet skulle åtta satelliter som susar runt planeten på en höjd av cirka 12 000 kilometer skapa en total systemkapacitet på sex terabit per sekund – och nedladdningshastigheter på 200 gigabit per sekund, ungefär 100 gånger snabbare än dagens radiolänkar. Vi siktar på en världsomspännande täckning på servicenivåer och anslutningsmöjligheter som tidigare inte kunde nås av andra satellitplattformar, säger Brumley. Men företagets huvudsakliga mål är att bli en grossistleverantör av bandbredd till andra operatörer – eventuellt även inklusive andra satellittjänster – och inte att bli en konkurrent, tillade han.

Det nyligen lanserade satellitföretaget O3B – som står för de övriga tre miljarderna – tillhandahåller mellan 150 megabit per sekund och två gigabit per sekund med hjälp av radiofrekvenser. Andra företag, Intelsat och Inmarsat , levererar också hastigheter i det bollplanet.

En annan internetförstärkande idé, Googles Project Loon, föreställer sig ballonger som cirkulerar runt jorden i stratosfären för att ge täckning till underbetjänade områden. Men det skulle också använda radiosignaler (se African Entrepreneurs Deflate Googles Internet Balloon Idea ), säger Google.

Dölj