На прошедшей неделе представители НАСА опубликовали окончательные результаты реализации 30-дневной миссии Lunar Laser Communication Demonstration (LLCD), в которой было задействовано лазерное коммуникационное оборудование, установленное на борту лунного орбитального аппарата Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE), находящегося в настоящее время на окололунной орбите. Согласно данным НАСА, система лазерных коммуникаций работала стабильно и надежно на дистанции в 380 тысяч километров, обеспечивая характеристики, которые недостижимы для традиционных систем радиосвязи.

Система LLCD продемонстрировала рекордные на сегодняшний день скорости передачи данных с Земли и на Землю. 20 ноября 2013 года данные на Землю были переданы со скоростью 622 мегабита в секунду, а скорость обратного канала составила 20 мегабит в секунду. Пульсирующий луч лазерного света, излучаемый лазером с борта орбитального аппарата LADEE, принимался наземной станцией в Нью-Мексико, одной из трех наземных станций, расположенных на территории США и Испании.



У использования лазерного света имеется несколько очевидных преимуществ перед использованием радиоволн для передачи данных в космосе. Первым, и самым важным преимуществом является более высокая пропускная способность оптического коммуникационного канала. Второе, не менее важное преимущество, заключается в том, что лазерный луч имеет очень узкую направленность, благодаря чему для его создания требуется значительно меньшее количество энергии, нежели количество энергии, уходящее на генерирование радиоволн, расходящихся во всех направлениях. Количество требующейся для передачи данных энергии является основной головной болью инженеров, разрабатывающих космические аппараты, источники энергии которых часто имеют мощность, сопоставимую с мощностью обычной лампочки накаливания.

Результаты 30-дневных испытаний системы LLCD превзошли все ожидания специалистов НАСА. Лазерный свет обеспечивал устойчивую связь с Землей даже тогда, когда расстояние между Луной и Солнцем составляло всего четыре угловых градуса. Также система работала без ошибок в моменты, когда луна находилась очень низко над горизонтом, а свет лазера был вынужден проходить через более толстый слой атмосферы Земли, подвергаясь искажениям от возмущений и других атмосферных явлений. И даже наличие легкой облачности никак не сказывалось на качестве коммуникационного канала.

В случае возникновения каких-либо проблем с земной атмосферой или взаимным расположением Земли и Луны, система LLCD осуществляла автоматическое переключение на одну из трех наземных станций. Кроме этого, даже в самом худшем случае, когда ни одна из наземных станций не была доступна для связи, система LLCD поддерживала связь с Землей с помощью старомодных радиосигналов.



Благодаря использованию системы LLCD вся библиотека данных, собранных оборудованием аппарата LADEE за все время его пребывания на орбите, была передана на Землю на беспрецедентной скорости. Гигабайт информации был передан менее чем за пять минут времени и причиной ограничения скорости передачи был, отнюдь не лазерный канал, ею стала не очень совершенная система связи между компьютером орбитального аппарата LADEE и блоком управления системы LLCD. А при использовании традиционного радиоканала передача такого же объема информации заняла бы несколько дней.

Успешное завершение миссии LLCD дает зеленый свет следующей миссии, миссии Laser Communications Relay Demonstration (LRCD), космический аппарат которой будет оборудован более совершенной лазерной системой, способной обеспечить скорость передачи информации до 2.88 гигабита в секунду. Космический аппарат LRCD будет выведен в космос в 2017 году и займет место на геосинхронной орбите, где он будет находиться в течение пяти лет.

На приведенном ниже видеоролике можно посмотреть выступление Чарльза Болдена (Charles Bolden), одного из администраторов НАСА, которое было передано на Луну и возвращено назад на Землю с помощью лазерного коммуникационного канала системы LLCD.