России, США и других стран мира
новости, события, проблемы, угрозы, концепции, стратегии
Мона Лиза слетала на Луну

Мона Лиза слетала на Луну

Состоялся первый в истории дальних космических телекоммуникаций сеанс передачи данных с помощью лазера

Первый в истории космических телекоммуникаций сеанс передачи данных с помощью лазера на аппарат, находящийся за пределами земной орбиты, осуществили специалисты NASA, отправившие с помощью световых импульсов цифровую репродукцию «Моны Лизы» работы Леонардо да Винчи на лунный орбитальный зонд LRO.


Хрестоматийное изображение, закодированное в серии световых импульсов, проделало путь от лазерного передатчика в Годдаровском центре космических полетов в Гринбелте до лазерного альтиметра LOLA, установленного на борту лунного орбитального зонда NASA (Lunar Reconnaissance Orbiter, LRO). LOLA используется для составления карты лунных высот и сверхточного топографирования лунной поверхности, а также как приемник, позволяющий постоянно отслеживать положение зонда посредством посылаемых с Земли лазерных импульсов.


Лазерный альтиметр — измерительный инструмент, не предназначенный для приема и передачи информации, но инженеры NASA решили провести эксперимент и попробовали использовать его в качестве коммуникационного устройства, организовав первый в истории лазерный сеанс связи с аппаратом, находящимся на неземной орбите.


Для связи, а также для слежения за космическими аппаратами используются исключительно радиоволны: лазерное слежение и связь не вышли за рамки отдельных экспериментов, да и то с участием спутников, находящихся на земной орбите. Сейчас орбитальный зонд LRO — единственный аппарат на неземной орбите, положение которого отслеживается с помощью земного лазера, и в NASA решили использовать такую возможность, чтобы испытать технологию, которая в будущем, возможно, свяжет между собой спутники, дублируя радиосвязь во время солнечных вспышек и в случае отказов оборудования.


Существенным преимуществом оптической связи является высокая скорость передачи данных, позволяющая быстро передавать большие пакеты сильно сжатой информации, а также защита от прослушивания.


Впрочем, если перехватить переданный на лунную орбиту оцифрованный портрет Моны Лизы потенциальным злоумышленникам было и впрямь практически невозможно, то скорость передачи изображения — 300 бит в секунду — находилась в пределах скромных технических возможностей импульсного лазерного дальномера, установленного на LRO.


Принцип действия импульсного лазерного дальномера основан на точном измерении времени, которое световой луч тратит на путь до отражающей поверхности и обратно: расстояние между лазером и отражающим объектом рассчитывается по простой формуле, посредством деления скорости света в вакууме на время прохождения импульса (также могут вводиться поправки на показатель преломления среды). Собственно, информация, переданная на LRO с помощью лазера, кодировалась не в виде последовательности импульс есть/импульса нет (условные 0 и 1), а с помощью световых импульсов различной длительности: сначала изображение было наложено на сетку размером 152х200 пикселей, далее каждый пиксель получил свою градацию серого в диапазоне значений от 0 до 4095, а каждому значение соответствовал световой импульс определенной длительности.


Передача импульсов не мешала выполнению основной миссии LRO и происходила в коротких промежутках между рабочими сессиями слежения и лазерной локации Луны.


Переданные с Земли световые сигналы были приняты лазерным альтиметром, записаны, реконструированы бортовым компьютером и переданы на Землю уже посредством радиотелеметрии, так как мощности бортового лазера LRO для обратного сеанса связи было недостаточно.


Мона Лиза до (слева) и после коррекции ошибок лазерной передачи файла на Луну. Фотография: sciencedaily.com


Заранее предусмотрев, что из-за возмущений земной атмосферы часть сигналов будет искажена или потеряна (оценить потери можно, сравнив изображения Моны Лизы до и после ее путешествия на Луну — см. рисунок), специалисты NASA использовали стандартный алгоритм исправления ошибок, применяемый в бытовых лазерных проигрывателях. Впрочем, собранная во время первого сеанса дальней лазерной космической связи статистика ошибок также пойдет в дело при разработке будущих устройств для космической лазерной коммуникации, одно из которых (уже позволяющее вести двусторонние сеансы связи) будет установлено на лунном зонде NASA следующего поколения.



Дмитрий Малянов

Права на данный материал принадлежат Газета.ru
Материал был размещен правообладателем в открытом доступе.
2006-2024, nationalsafety.ru
при перепечатке материалов сайта ссылка на nationalsafety.ru обязательна