Демонстрационная система состоит из полетного лазерного приемопередатчика, наземного лазерного передатчика и наземного лазерного приемника. Передатчик нисходящей линии связи был установлен на космическом корабле Psyche, который отправится к уникальному металлическому астероиду, также называемому Psyche, который вращается вокруг Солнца между Марсом и Юпитером.

Малкольм У. Райт из Лаборатории реактивного движения Калифорнийского технологического института представит результаты функциональных и экологических испытаний нисходящего полетного лазерного передатчика DSOC и наземного восходящего передатчика в сборе на Лазерном конгрессе Optica, 11-15 декабря 2022 года.

Проверка оптической связи в глубоком космосе позволит передавать изображения высокой четкости во время роботизированного и пилотируемого исследования планетных тел, используя ресурсы, сопоставимые с современными радиочастотными телекоммуникациями.

Передача в глубокий космос

Хотя оптическая связь в свободном пространстве из космоса на землю была продемонстрирована на расстояниях до Луны, расширение таких линий связи до дальних космических диапазонов требует новых типов лазерных передатчиков. Нисходящий полетный лазер должен обладать высокой фотонной эффективностью при поддержке пиковой мощности, близкой к киловатту. Восходящий лазер требует средней мощности в несколько киловатт при узкой ширине линии, хорошем качестве луча и низких скоростях модуляции.

В полетном лазерном передатчике используется лазер-усилитель мощности Er-Yb средней мощности на основе волоконного задающего генератора на основе Co-doped мощностью 5 Вт с дискретной длительностью импульса от 0,5 до 8 нс в поляризованном выходном луче при 1550 нм с коэффициентом затухания более 33 дБ. Лазер прошел проверку и экологические испытания, прежде чем быть интегрированным в космический аппарат. Сквозное тестирование полетного лазерного передатчика с наземным приемным устройством также подтвердило эффективность оптической связи для различных форматов импульсов и проверило интерфейс с электронным блоком DSOC.

Запуск нового подхода

Наземный передатчик восходящей линии связи в сборе может поддерживать оптические линии связи со средней мощностью до 5,6 кВт при длине волны 1064 нм. Он включает в себя десять волоконных лазерных передатчиков с непрерывной длиной волны класса киловатт, модифицированных для поддержки форматов модуляции. Дистанционно установленный охладитель обеспечивает управление температурой лазеров и источников питания. Восходящий лазер также обеспечит световой маяк, на который может быть зафиксирован приемопередатчик полета.

"Использование нескольких отдельных лазерных источников, которые распространяются через субапертуры на основном зеркале телескопа, снижает потребность в мощности от одного источника", - сказал Райт. "Это также позволяет смягчить атмосферную турбулентность и снижает плотность мощности на зеркалах телескопа".

Теперь, когда испытания на уровне космического корабля завершены, космический аппарат Psyche - с полетным лазерным приемопередатчиком на борту - будет интегрирован в ракету-носитель. Демонстрация технологии DSOC начнется вскоре после запуска и продлится в течение одного года, пока космический аппарат будет удаляться от Земли и в конечном итоге совершит облет Марса.