V oblasti satelitnej laserovej komunikácie sa očakáva výrazný rast

Podľa správy Laboratória prúdového pohonu NASA z roku 2023 môžu satelitné laserové komunikačné systémy dosiahnuť rýchlosť prenosu dát až 10 gigabitov za sekundu v porovnaní s tradičnými rádiofrekvenčnými systémami, ktoré ponúkajú rýchlosť 1 - 2 gigabity za sekundu. Toto zvýšenie šírky pásma robí laserovú komunikáciu atraktívnou pre vysokorýchlostnú výmenu údajov

Inovácie v oblasti laserových technológií a miniaturizácia komponentov ďalej znižujú náklady a rozširujú možnosti nasadenia satelitných laserových komunikačných systémov v odvetviach obrany, telekomunikácií a vesmírneho výskumu.

Európsky trh so satelitnou laserovou komunikáciou zaznamená v rokoch 2024 až 2032 výrazný rast. Hlavným katalyzátorom sú rastúce investície Európy do vesmírnej infraštruktúry a výskumu, ktoré sú príkladom iniciatív agentúr, ako je Európska vesmírna agentúra (ESA).

Podľa odborníkov z Astrolight, spoločnosti zaoberajúcej sa vesmírnymi technológiami, ktorá poskytuje laserovú komunikáciu s dvojakým využitím v nízkej obežnej dráhe Zeme, je dopyt po optickom pripojení na nízku obežnú dráhu Zeme a poukazuje na nadchádzajúci posun v schopnostiach poskytovať akcieschopnejšie informácií z vesmíru rýchlosťou, aká tu ešte nebola.

Laserová komunikácia poskytuje výhody pre satelity na nízkej obežnej dráhe Zeme. Laserová komunikácia predstavuje mnohé možnosti, ako napríklad viac ako 10x rýchlejší prenos údajov, menšie oneskorenie a bezpečnejšie, nerušené spojenia v porovnaní s tradičnými systémami založenými na rádiových frekvenciách. Pre mnohé priemyselné odvetvia, ktoré sa spoliehajú na satelitnú komunikáciu, predstavuje laserová komunikácia skok v možnostiach, ktorý sa podobá prechodu od dial-up pripojenia k optickému internetovému pripojeniu.

Vývojár bezdrôtových laserových komunikačných systémov Astrolight pritom úspešne vykonal test laserovej komunikácie medzi satelitom a zemou pomocou prenosnej optickej pozemnej stanice OGS-1. Litovská spoločnosť Astrolight, v spolupráci s Európskou vesmírnou agentúrou (ESA), vytvorila laserové komunikačné spojenie medzi optickou pozemnou stanicou OGS-1, ktorá bola umiestnená na pozemnej stanici ESA Izaña-1 (IZN-1), ktorá sa nachádza na observatóriu Teide na ostrove Tenerife v Španielsku, a experimentálnym laserovým vysielacím systémom Osiris na palube družice „Flying Laptop“ na nízkej obežnej dráhe Zeme.

Cieľom testu bolo preukázať spoľahlivú ad-hoc laserovú komunikáciu s vysokou prenosovou rýchlosťou na nízkej obežnej dráhe Zeme medzi reprezentatívnym satelitom a prenosnou optickou pozemnou stanicou OGS-1 spoločnosti Astrolight.

Experiment poukázal na jedinečnú prenosnosť a jednoduchosť použitia riešenia spoločnosti Astrolight. Kompletný systém, vrátane teleskopu, prijímacej optickej hlavy, sledovacieho počítača, detektora a modemu bol rozobraný v závode spoločnosti Astrolight vo Vilniuse v Litve a umiestnený do štyroch kusov batožiny, z ktorých každý mal menej ako 32 kilogramov, ktoré boli následne prevezené 480 kilometrov kompaktným SUV, umiestnené do lietadla cez bežný odbavovací pult, letecky prepravené na Tenerife a následne prevezené autom do hôr. Zariadenie Astrolight OGS-1 bolo potom zložené a pripravené na prevádzku za dve hodiny, čo je zároveň čas potrebný na prípravu pozemnej stanice na cestu.

S prístrojom OGS-1, ktorý pracoval na autobatériu, sa podarilo úspešne spojiť svetelný signál vysielaný zo satelitu Flying Laptop, vybaveného optickým komunikačným terminálom OSIRIS, s detektorom napriek nezvyčajne silnému vetru, ktorý v tom čase na observatóriu Teide fúkal. Okrem experimentov so zostupným spojením zo satelitu na Zem sa testovali špeciálne kalibračné postupy na sledovanie satelitov pomocou prenosného držiaka a sledovali sa rôzne veľké kusy vesmírneho odpadu a satelity.

Pri opakovaných sledovacích experimentoch sa ukázala schopnosť sledovacieho softvéru OGS-1 kompenzovať nedokonalú montáž a ovládanie ďalekohľadu pomocou komerčných zariadení (COTS). Týždňová testovacia kampaň sa skončila úspešnou demontážou pozemnej stanice a cestou späť do Vilniusu, kde bol OGS-1 bezprostredne po ceste aj funkčný.

„Podarilo sa nám spárovať signál z laserového vysielača družice do 105 μm vlákna, zatiaľ čo družica sa pohybovala rýchlosťou 7,8 km / s, približne 2 000 km od nás vo výške 5 stupňov nad horizontom,“ hovorí Laurynas Mačiulis, spoluzakladateľ a generálny riaditeľ spoločnosti Astrolight.

ESA v súčasnosti modernizuje optickú pozemnú stanicu agentúry na Tenerife, ktorá sa doteraz mohla používať len na laserové určovanie vzdialenosti, pomocou optického komunikačného balíka.

„Pri tomto teste optickej komunikácie sledujeme a prijímame laserový svetelný signál zo satelitu na stanici ESA IZN-1 pomocou prenosnej pozemnej stanice od spoločnosti Astrolight, ako aj pomocou nášho existujúceho laserového terminálu,“ hovorí Clemens Heese, vedúci sekcie optických technológií v Európskej vesmírnej agentúre.

„Tým, že sme tento test vykonali s dvoma terminálmi súčasne, môžeme vidieť a študovať rozdiely v spojeniach, čo je veľmi užitočné pre spoločné posúdenie a optimalizáciu príslušných systémov - prebehlo veľa technických diskusií, ktoré boli veľmi plodné pre ESA aj Astrolight. Tento test bol dôležitý, pretože prenosná optická pozemná stanica, ktorú môžete zbaliť do kufra a presunúť na miesto, kde potrebujete odosielať alebo prijímať údaje, ponúka veľa možností na pripojenie vzdialených miest - napríklad oblastí postihnutých katastrofou - ktoré nemajú dátovú komunikáciu.“

Cieľom testu bolo overiť prenosnosť a odolnosť konštrukcie prenosnej optickej pozemnej stanice Astrolight. Terminál poskytol vynikajúci výkon napriek tomu, že bol počas cesty na observatórium Teide vystavený hrubému zaobchádzaniu a mechanickému namáhaniu a bol prevádzkovaný vo veľmi veterných podmienkach.

Objem údajov, ktoré je potrebné prenášať zo Zeme do vesmíru a naopak, enormne narastá. Potrebná dátová priepustnosť sa bude len zvyšovať s rozširovaním činností vesmírnych letov vo všetkých oblastiach, vrátane predpovede počasia, vysielania, prenosu údajov, zberu vedeckých a klimatických údajov a navigačných služieb, ako aj ľudských misií.

Revolúcia, ktorú priniesol optický internet do dátových možností pozemského internetu, je porovnateľná s tým, čo môže priniesť laserová komunikácia do „vesmírneho internetu“. Laserová komunikácia je svojou povahou oveľa bezpečnejšia, má oveľa užšiu šírku lúča a je ťažšie ju zachytiť alebo rušiť. Laserová komunikácia umožní bezpečnosť novej generácie a implementáciu protokolov pracujúcich s kvantovými princípmi, ako je napríklad kvantová distribúcia kľúčov na bezpečnú výmenu kľúčov.