Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Powstanie laserowy system komunikacji kosmicznej

Recommended Posts

Odebranie na Ziemi zdjęć o wysokiej rozdzielczości wykonanych przez sondę fotografującą Marsa trwa około 90 minut. NASA chce w 2016 roku uruchomić laserowy system transmisji danych, dzięki któremu czas przesyłania zdjęć ulegnie skróceniu do kilku minut. Agencja zatwierdziła właśnie rozpoczęcie prac nad systemem Laser Communications Relay Demonstration (LCRD). Będzie on rozwijany przez specjalistów z Goddard Space Fligh Center i w fazie testów zostanie umieszczony na komercyjnych satelitach telekomunikacyjnych. Mimo, iż NASA opracowała już nowoczesne systemy przesyłania danych za pomocą wyższych częstotliwości radiowych, nowe metody kompresji danych i inne techniki, to nie będą one nadążały za ilością danych przekazywanych w przyszłości przez zaawansowane instrumenty oraz dalekie misje załogowe.

Tak jak w pewnym momencie internet nie mógł już dużej polegać na dostępie wdzwanianym, tak NASA zbliża się do granic możliwości obecnie wykorzystywanych technologii - powiedział Dave Israel, główny naukowiec programu LCRD. Powstał więc pomysł rozszerzenia możliwości wykorzystywanych sieci radiowych, zarówno naziemnych jak i satelitarnych, o technologie optyczne. Powinno to zwiększyć przepustowość tych sieci od 10 do 100 razy.

Prace potrwają wiele lat, ale odniesiemy z tego olbrzymie korzyści w postaci znacznie większej ilości danych, które będziemy mogli przesyłać w obie strony. Szczególnie będą one widoczne przy transmisji danych z dalszych regionów Układu Słonecznego i spoza niego - mówi James Reuther, jeden z dyrektorów w Biurze Głównego Technologa NASA.

Podczas demonstracji możliwości nowego systemu dane zostaną zakodowane w promieniu lasera i wysłane ze stacji bazowej do satelity komunikacyjnego. Satelita zostanie wyposażony w teleskopy. lasery, lustra, czujniki, systemy śledzące, elektronikę kontrolną oraz dwa typy modemów. Jeden ich rodzaj będzie służył do komunikacji z pojazdami odbywającymi misje na krańcach Układu Słonecznego i poza nim oraz z niewielkimi satelitami znajdującymi się na niskiej orbicie Ziemi, które mają do dyspozycji niewiele energii. Drugi rodzaj modemów zostanie przystosowany do odbioru olbrzymiej ilości danych z pobliskich urządzeń.

Israel mówi, że w przyszłości ten drugi rodzaj modemów może odbierać dziesiątki gigabitów w ciągu sekundy.

Wspomniany satelita komunikacyjny, po odebraniu danych będzie przekazywał je do dwóch stacji znajdujących się na Hawajach i w Południowej Kalifornii.

Testy nowego systemu potrwają 2-3 lata.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Fale radiowe a fale świetlne to jeden kij i rozchodzą się z tą samą prędkością więc na czym miałoby polegać przyspieszenie?? Już lepiej popracować nad kompresją tych danych.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Chodzi właśnie oto:

 

 

...Powinno to zwiększyć przepustowość tych sieci od 10 do 100

...

Drugi rodzaj modemów zostanie przystosowany do odbioru olbrzymiej ilości danych z pobliskich urządzeń...

Israel mówi, że w przyszłości ten drugi rodzaj modemów może odbierać dziesiątki gigabitów w ciągu sekundy

Share this post


Link to post
Share on other sites

Fale światła widocznego mają większą częstotliwość (długość fali 400-700nm) od fal radiowych (długość fali 1m-1km), stąd nie trudno sobie wyobrazić jak można w nim więcej "upchnąć" informacji.

Share this post


Link to post
Share on other sites
stąd nie trudno sobie wyobrazić jak można w nim więcej "upchnąć" informacji.

Częstotliwości światła widzialnego to teraHz a najszybszy tranzystor to gdzieś koło 60GHz (nie ma czym detektować pojedynczych grzbietów fal widzialnych ani czym tego modulować - chyba że już jest czym to gratulacje). 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Krwawienie z naczyń krwionośnych podczas operacji neurochirurgicznych to poważny problem. Krew zasłania pole widzenia i konieczne jest jej usuwanie. Dlatego pole operacyjne, w którym nie pojawiałaby się krew czyniłoby cały zabieg bardziej precyzyjnym i bezpiecznym. Naukowcy z University of Texas w Austin i University of California, Irvine, opracowali właśnie laserową platformę do bezkrwawej resekcji tkanki mózgowej.
      Obecnie podczas zabiegów neurochirurgicznych, by zapewnić dobre pole widzenia, wykorzystuje się ultradźwiękowe aspiratory, po których stosuje się przyżeganie (elektrokauteryzację). Jako jednak, że obie metody stosowane są jedna po drugiej, wydłuża to operację. Ponadto przyżeganie może prowadzić do uszkodzenia części tkanki.
      Specjaliści z Teksasu i Kalifornii wykazali podczas eksperymentów na myszach, że ich nowy laser pozwala na bezkrwawą resekcję tkanki. Ich system składa się z urządzenia do koherencyjnej tomografii optycznej (OCT), które zapewnia obraz w mikroskopowej rozdzielczości, bazującego na iterbie lasera do koagulacji naczyń krwionośnych oraz wykorzystującego tul lasera do cięcia tkanki.
      Maksymalna moc lasera iterbowego wynosi 3000 W, a urządzenie pozwala na dobranie częstotliwości i długości trwania impulsów w zakresie od 50 mikrosekund do 200 milisekund, dzięki czemu możliwa jest skuteczna koagulacja różnych naczyń krwionośnych. Laser ten emituje światło o długości 1,07 mikrometra. Z kolei laser tulowy pracuje ze światłem o długości fali 1,94 mikrometra, a jego średnia moc podczas resekcji tkanki wynosi 15 W. Twórcy nowej platformy połączyli oba lasery w jednym biokompatybilnym włóknie, którym można precyzyjnie sterować dzięki OCT.
      Opracowanie tej platformy możliwe było dzięki postępowi w dwóch kluczowych dziedzinach. Pierwszą jest laserowa dozymetria, wymagana do koagulacji naczyń krwionośnych o różnych rozmiarach. Wcześniej duże naczynia, o średnicy 250 mikrometrów i większej, nie poddawały się laserowej koagulacji z powodu szybkiego wypływu krwi. Mój kolega Nitesh Katta położył podstawy naukowe pod metodę dozymetrii laserowej pozwalającej na koagulowanie naczyń o średnicy do 1,5 milimetra, mówi główny twórca nowej platformy, Thomas Milner.
      Drugie osiągnięcie to odpowiednia metodologia działań, która pozwala na osiągnięcie powtarzalnej i spójnej ablacji różnych typów tkanki dzięki głębiej penetrującym laserom. Jako, że laserowa ablacja jest zależna od właściwości mechanicznych tkanki, cięcia mogą być niespójne, a w niektórych przypadkach mogą skończyć się katastrofalną niestabilnością cieplną. Nasza platforma rozwiązuje oba te problemy i pozwala na powtarzalne spójne cięcie tkanki miękkiej jak i sztywnej, takiej jak tkanka chrzęstna.
      Na łamach Biomedical Optics Express twórcy nowej platformy zapewniają, że w polu operacyjnym nie pojawia się krew, jakość cięcia jest odpowiednia i obserwuje się jedynie niewielkie uszkodzenia termiczne tkanki.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Łazik Perseverance wylądował na Marsie po trwającej ponad pół roku podróży. W tym czasie był narażony na oddziaływanie dużych dawek promieniowania kosmicznego, które dodatkowo mogło zostać gwałtownie zwiększone przez koronalne wyrzuty masy ze Słońca. Na takie właśnie szkodliwe dla zdrowia promieniowanie narażeni będą astronauci podróżujący na Marsa. W przeciwieństwie do załogi Międzynarodowej Stacji Kosmicznej nie będą oni chronieni przez ziemską magnetosferę. Dlatego też wszelkie metody skrócenia podróży są na wagę zdrowia i życia.
      Emmanuel Duplay i jego koledzy z kanadyjskiego McGill University zaprezentowali na łamach Acta Astronautica interesującą koncepcję laserowego systemu napędowy, który mógłby skrócić załogową podróż na Marsa do zaledwie 45 dni.
      Pomysł na napędzanie pojazdów kosmicznych za pomocą laserów nie jest niczym nowym. Jego olbrzymią zaletą jest fakt, że system napędowy... pozostaje na Ziemi. Jedną z rozważanych technologii jest wykorzystanie żagla słonecznego przymocowanego do pojazdu. Żagiel taki wykorzystywałby ciśnienie fotonów wysyłanych w jego kierunku z laserów umieszczonych na Ziemi. W ten sposób można by rozpędzić pojazd do nieosiągalnych obecnie prędkości.
      Jednak system taki może zadziałać wyłącznie w przypadku bardzo małych pojazdów. Dlatego Duplay wraz z zespołem proponują rozwiązanie, w ramach którego naziemny system laserów będzie rozgrzewał paliwo, na przykład wodór, nadając pęd kapsule załogowej.
      Pomysł Kanadyjczyków polega na stworzeniu systemu laserów o mocy 100 MW oraz pojazdu załogowego z odłączanym modułem napędowym. Moduł składałby się z olbrzymiego lustra i komory wypełnionej wodorem. Umieszczone na Ziemi lasery oświetlałby lustro, które skupiałoby światło na komorze z wodorem. Wodór byłby podgrzewany do około 40 000 stopni Celsjusza, gwałtownie by się rozszerzał i uchodził przez dyszę wylotową, nadając pęd kapsule załogowej. W ten sposób, w ciągu kilkunastu godzin ciągłego przyspieszania kapsuła mogłaby osiągnąć prędkość około 14 km/s czyli ok. 50 000 km/h, co pozwoliłoby na dotarcie do Marsa w 45 dni. Sam system napędowy, po osiągnięciu przez kapsułę odpowiedniej prędkości, byłby od niej automatycznie odłączany i wracałby na Ziemię, gdzie można by go powtórnie wykorzystać.
      Drugim problemem, obok stworzenia takiego systemu, jest wyhamowanie pojazdu w pobliżu Marsa. Naukowcy z McGill mówią, że można to zrobić korzystając z oporu stawianego przez atmosferę Czerwonej Planety, jednak tutaj wciąż jest sporo niewiadomych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jednym z powodów, dla których NASA od wielu lat wspiera rozwój prywatnego przemysłu kosmicznego jest chęć skupienia się na eksploracji dalszych części przestrzeni kosmicznej i pozostawienie w prywatnych rękach wszelkich działań na niskiej orbicie okołoziemskiej. Jednym z takich działań może być zastąpienie przez sieć Starlink starzejącej się konstelacji TDRS (Tracking and Date Relay Satellite), która zapewnia łączność z Międzynarodową Stacją Kosmiczną.
      NASA już ogłosiła, że w przyszłej dekadzie chce wysłać na emeryturę sześć satelitów tworzących TDRS. A teraz poinformowała o zaproszeniu do współpracy sześciu prywatnych firm, w tym amerykańskich SpaceX i Viasat, brytyjskiej Inmarsat oraz szwajcarskiej SES, które mają zaprezentować swoje pomysły na spełnienie przyszłych wymagań NASA dotyczących komunikacji w przestrzeni kosmicznej.
      Pierwsza konstelacja satelitów TDRS pojawiła się na orbicie w latach 80. ubiegłego wieku. Została ona pomyślana jako wsparcie dla misji wahadłowców kosmicznych. Obecna, trzecia generacja satelitów, została wystrzelona w 2017 roku. Zadaniem TDRS jest zapewnienie nieprzerwanej łączności pomiędzy pojazdem znajdującym się na orbicie planety, a naziemnymi centrami kontroli NASA. Obecne TDRS wspiera misję Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, Teleskopu Hubble'a i inne misje naukowe.
      Do zapewnienia ciągłej łączności konieczna jest obecność co najmniej trzech satelitów na orbicie geostacjonarnej. Znajduje się ona na wysokości 36 000 kilometrów nad Ziemią, a okres orbitalny satelitów odpowiada okresowi obrotowemu Ziemi, dzięki czemu satelity są zawieszone nad tym samym punktem planety.
      Obecnie TDRS składa się z sześciu działających satelitów, ale trzy z nich to satelity drugiej generacji, liczą sobie ponad 20 lat i zbliża się koniec ich pracy. W latach 80., gdy rozwijaliśmy TDRS, komercyjne firmy nie były w stanie zapewnić takiej usługi. Jednak od tamtego czasu prywatny przemysł zainwestował w dziedzinę łączności satelitarnej znacznie więcej, niż NASA. Istnieje bardzo rozbudowana infrastruktura, zarówno na orbicie jak i na Ziemi, która może dostarczyć potrzebnych nam usług, mówi Eli Naffah, menedżer w wydziale Commercial Services Project, który odpowiada za współpracę NASA z partnerami komercyjnymi.
      Sześć zaproszonych do współpracy firm ma trzy lata na stworzenie systemów, za pomocą których zaprezentują NASA swoje możliwości w zakresie zapewnienia łączności z pojazdem na orbicie okołoziemskiej. Naffah mówi, że może to być wyzwaniem. Dotychczas bowiem komercyjne przedsiębiorstwa zajmujące się komunikacją za pomocą satelitów zapewniały łączność dla stacjonarnych anten naziemnych lub obiektów poruszających się ze stosunkowo niewielką prędkością, jak statki czy samoloty pasażerskie. Tymczasem NASA potrzebuje łączności z obiektami znajdującymi się w przestrzeni kosmicznej, która poruszają się ze znacznymi prędkościami. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna okrąża Ziemię z prędkością 28 000 km/h.
      W ciągu najbliższych pięciu lat NASA ma zamiar zainwestować w projekt 278 milionów USD, a komercyjni partnerzy zainwestują w sumie 1,5 miliarda dolarów.
      Mamy nadzieję, że zaoszczędzimy nieco pieniędzy dzięki zakupie komercyjnych usług łączności, zrezygnowania z konieczności rozwoju i utrzymywania własnych satelitów komunikacyjnych i większym skupieniu się na badaniach naukowych i eksploracji kosmosu, dodaje Naffah.
      Rezygnacja z samodzielnego zapewniania łączności z obiektami na orbicie okołoziemskiej to kolejny krok w wycofywaniu się NASA z niskiej orbity okołoziemskiej. Już w tej chwili Agencja kupuje usługi transportowania astronautów i towarów od SpaceX i Northropa Grummana, a jeszcze w bieżącym roku do tej dwójki ma dołączyć Boeing. NASA oświadczyła też, że w roku 2030 wyłączy Międzynarodową Stację Kosmiczną i ma nadzieję, że od tej pory wszelkie prace na niskiej orbicie okołoziemskiej będą spoczywały na barkach prywatnych firm.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Układ Słoneczny jest pełen fascynujących obiektów, które mogą być celem misji naukowych. Jednak budżet NASA – mimo że imponujący – nie jest z gumy, więc Agencja musi starannie określać priorytety swoich działań. Pomaga jej w tym tzw. przegląd dekady (decadal survey), nadzorowany przez Narodowe Akademie Nauk, Inżynierii i Medycyny. W jego ramach, raz na 10 lat, NASA prosi społeczność naukową o ocenę aktualnego stanu wiedzy i określenie obszarów, których zbadanie powinno być priorytetem.
      Właśnie ukazał się raport z najnowszego przeglądu dekady. Określa on przyszłe kierunki rozwoju astrobiologii, planetologii i obrony planetarnej. To rekomendowane portfolio misji, priorytetowych badań naukowych oraz technologii, które należy rozwijać. Realizacja tych zaleceń powiększy naszą wiedzę o powstaniu i ewolucji Układu Słonecznego oraz możliwości występowania życia i warunków do jego podtrzymania na innych obiektach niż Ziemia, mówi Robin Canup z Southwest Research Institute, który jest współprzewodniczącym komitetu organizującego przegląd.
      Jednym z zadań przeglądu jest określenie największych misji NASA, misji flagowych. Obecnie agencja prowadzi dwie takie misje, które zostały zaproponowane w poprzednim decadal survey. To warta 2,7 miliarda USD misja łazika Perseverance, który w ubiegłym roku wylądował na Marsie oraz misja Europa Clipper, która ma wystartować w roku 2024, a której budżet wynosi 4,25 miliarda dolarów. To misja orbitera, który będzie krążył wokół Jowisza i zbada też jego księżyc – Europę.
      W ramach najnowszego przeglądu dokonano analizy sześciu potencjalnych misji flagowych. Wśród propozycji znalazło się zarówno lądowanie na Merkurym, jak i przygotowanie misji badawczej do Neptuna i jego największego księżyca, Trytona. Komitet dokonujący oceny propozycji uznał, ze priorytetową powinna być misja do Urana, które koszt oszacowano na 4 miliardy dolarów.
      Specjaliści uznali, że misja, w ramach której do Urana miałby polecieć zarówno orbiter jak i próbnik, ma największy potencjał naukowy oraz największe szanse na powodzenie. Misja taka miałaby wystartować w roku 2031 lub 2032, a do Urana dotarłaby 13 lat później. Następnie przez kilkanaście lat pojazd pozostałby na orbicie Urana, badając jego atmosferę, pierścienie, wnętrze i księżyce. Uran to jeden z najbardziej interesujących obiektów Układu Słonecznego, napisali członkowie komitetu. Zaznaczyli, że zrealizowanie misji do któregoś z lodowych olbrzymów – Urana lub Neptuna – jest absolutnym priorytetem, ale przygotowanie w ciągu najbliższej dekady misji do Neptuna byłoby zbyt dużym wyzwaniem.
      Jeśli zaś NASA otrzyma odpowiednie finansowanie, mogłaby zorganizować kolejną misję flagową. Komitet zarekomendował misję Enceladus Orbilander. Zakłada ona zbudowanie pojazdu, który udałby się do księżyca Saturna, Enceladusa. Przez 1,5 roku badałby go z orbity, a następnie by wylądował i przez kolejne 2 lat prowadził badania na jego powierzchni. Koszt takiej misji oszacowano na 5 miliardów dolarów.
      Poza misjami flagowymi, pojawiły się też inne propozycje. Jako, że od czasu ostatniego przeglądu dekady liczba odkrytych egzoplanet zwiększyła się kilkukrotnie, specjaliści zaproponowali trzy szerokie pola badawcze w dziedzinie planetologii. Eksperci chcą, by NASA zajęła się 1. pochodzeniem układów planetarnych podobnych do naszego oraz zbadaniem, na ile są one rozpowszechnione we wszechświecie, 2. ewolucją planet oraz 3. warunkami koniecznymi do powstania planet zdolnych do podtrzymania życia i jego pojawienia się na Ziemi oraz jego poszukiwania poza Ziemią. Próby odpowiedzi na te pytania mogą zaś być związane ze zorganizowaniem mniejszych misji niż te flagowe. Może być to np. zbudowanie sieci czujników geofizycznych na Księżycu, pobranie i przywiezienie na Ziemię próbek z komety lub planety karłowatej Ceres czy wysłanie pojazdów badawczych w kierunku Saturna czy jego księżyców.
      Twórcy przeglądu dużą uwagę przywiązali też do coraz bardziej rozszerzającego się pola badawczego związanego z obroną Ziemi przed zagrożeniami z przestrzeni kosmicznej. Już w tej chwili NASA kataloguje i śledzi olbrzymią liczbę obiektów bliskich Ziemi (NEO – Near-Earth Objects), a w ubiegłym roku wystartowała pierwsza misja, której celem jest przetestowanie technologii obrony Ziemi przed asteroidami (DART). Uruchomiono też nowoczesne narzędzie do oceny ryzyka uderzeń asteroid w Ziemię i trwają prace nad pojazdem NEO Surveyor, który będzie identyfikował obiekty mogące zagrozić naszej planecie.
      W decadal survey wezwano NASA, by w 2029 roku, kiedy w pobliże Ziemi przyleci duża asteroida Apophis, Agencja przeprowadziła badania pod kątem obrony planetarnej. Autorzy przeglądu uważają również, że po misjach DART i NEO priorytetem NASA powinno być opracowanie pojazdu, który mógłby w trybie pilnym udać się do zagrażającej Ziemi asteroidy, by lepiej ocenić stwarzane przez nią ryzyko.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Siły Kosmiczne Stanów Zjednoczonych (U.S. Space Force) i NASA podpisały umowę, na podstawie której upubliczniono informacje o bolidach, będące w posiadaniu rządu federalnego. Bolidy to meteory jaśniejsze niż Wenus. Bolidy to dość rzadkie zjawiska. Powstają, gdy w atmosferę wpada obiekt znacznie większy od zwykłego meteoru.
      Agendy amerykańskiego rządu federalnego przez dziesięciolecia gromadziły za pomocą różnych czujników informacje o bolidach. Umowa, podpisana obecnie przez wchodzące w skład NASA Biuro Koordynacji Obrony Planetarnej (PDCO) i Siły Kosmiczne, pozwoli na ulepszenie wysiłków na rzecz obrony Ziemi przed niespodziewanymi gośćmi z kosmosu. Obiekty bliskie Ziemi (NEO – near Earth objects) są obecnie katalogowane, charakteryzowane i śledzone. Powstają też pierwsze scenariusze działań obronnych, które mogłyby zostać podjęte, gdyby do Ziemi zbliżał się duży zagrażający nam obiekt.
      W ciągu roku w atmosferę wpada kilkadziesiąt bolidów. Rejestrujące je czujniki przekazują dane do Center for Near Earth Object Studies (CNEOS). W tamtejszej bazie danych znajdują się informacje o około 1000 bolidów, jakie zarejestrowano od 1988 roku. Teraz, dzięki podpisanej umowie, naukowcy zyskają dostęp do znacznie bardziej szczegółowych danych. Najbardziej interesują ich informacje o krzywej blasku. To zmiany intensywności świecenia bolidu podczas jego rozpadania się w atmosferze. Z danych takich naukowcy mogą wnioskować m.in. o składzie i budowie bolidów.
      Upublicznienie nowych danych na temat bolidów to kolejny obszar współpracy pomiędzy NASA a U.S. Space Force. Pozwoli to na udoskonalenie naszego rozumienia tych obiektów oraz lepszego przygotowania się do zagrożeń jakie NEO stwarzają dla Ziemi, stwierdziła Lindley Johnson z NASA.
      W ostatnim czasie NASA intensyfikuje wysiłki na rzecz obrony Ziemi przed asteroidami. Przed dwoma laty zidentyfikowano co najmniej 11 asteroid o średnicy ponad 100 metrów, które mogą uderzyć w Ziemię. Jednak żadna z nich nie zagrozi nam przez najbliższych 100 lat. Warto tez przypomnieć, że pod koniec ubiegłego roku wystartowała pierwsza testowa misja obrony Ziemi, a NASA uruchomiła nowoczesne narzędzie do oceny ryzyka uderzeń.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...