Новая система оптической связи, разработанная исследователями из Технологического университета Чалмерса в Швеции, открывает новые возможности для более быстрой и улучшенной космической связи. Эта система использует сверхчувствительные приёмники и усилители, позволяющие передавать изображения, фильмы и данные с космических зондов на Землю.
Оптические технологии становятся все более популярными в системах космической связи, поскольку они демонстрируют меньшую потерю сигнала по сравнению с радиоволнами при передаче информации на большие расстояния. Однако даже свет теряет свою «силу» на больших расстояниях, поэтому требуются чрезвычайно чувствительные приёмники, способные воспринимать значительно ослабленные сигналы.
Исследователи из Чалмерса создали систему оптической связи с приёмником, который более чувствителен, чем демонстрировалось ранее при высоких скоростях передачи данных. «Мы можем продемонстрировать новую систему оптической связи, которая позволяет получить более быструю и безошибочную передачу информации на очень большие расстояния, например, для передачи изображений или видео высокого разрешения с Луны или Марса на Землю», — говорит Питер Андрексон, профессор фотоники в Чалмерсе и один из ведущих авторов исследования.
Система использует оптический усилитель в приёмнике, который усиливает сигнал с минимальным уровнем шума, что позволяет повторно использовать содержащуюся в нём информацию. Ранее исследовательская группа смогла продемонстрировать оптический усилитель без шума, но до сих пор он не мог быть практически использован в оптических линиях связи из-за высоких требований к передатчику и приёмнику.
В новой системе исследователи задействовали приёмник на Земле на двух из трёх частот света, необходимых для усиления без помех, в то время как передатчик генерировал только одну частоту. Это упрощение передатчика означает, что уже существующие оптические передатчики на борту спутников и зондов могут использоваться вместе с усилителем в приёмнике на Земле.
«Этот фазочувствительный оптический усилитель в принципе не генерирует никаких дополнительных шумов, что способствует повышению чувствительности приёмника и достижению безошибочной передачи данных даже при более низкой мощности сигнала», — говорит Расмус Ларссон, научный сотрудник в области фотоники в Чалмерсе и один из ведущих авторов исследования.
Прогресс исследователей может помочь решить проблему в обмене научными данными, с которой сталкиваются космические агентства сегодня. «NASA говорит об "узком месте" в обмене научными данными, и здесь скорость сбора научных данных из космоса на Землю является препятствующим фактором в цепочке. Мы считаем, что наша система является важным шагом вперёд на пути к практическому решению, которое может устранить эту проблему», — говорит Питер Андрексон.
Следующим шагом станет тестирование системы оптической связи с внедрённым усилителем в ходе полевых исследований на Земле, а затем и в каналах связи между спутником и Землёй.