Инженеры и ученые NASA готовятся к новой эре пилотируемых исследовательских миссий

В закладки
Аудио

Ученые, инженеры и технологи NASA готовятся к грядущей эре человеческих исследований на Луне, которая включает в себя новую систему запуска, обитаемую капсулу и лунно-орбитальную станцию, которая послужит отправной точкой для полета человека в космос вглубь Солнечной системы.

Центр космических полетов имени Годдарда NASA в Гринбелте, штат Мэриленд, играет жизненно важную роль в этих инициативах, особенно в области связи и разработки приборов, о чем свидетельствует недавнее награждение пяти проектов по развитию и совершенствованию приборостроения NASA (DALI) для космических аппаратов лунно-десантных миссий.

Космический центр NASA им. Годдарда.

Космический центр NASA им. Годдарда.

Технологии, необходимые для устойчивого исследования на Луне, должны быть мощными, многоцелевыми и быстрыми, сказал Джейк Бличер, главный научный сотрудник Дирекции оперативных миссий по исследованию.

Переход к лазерной связи

Унаследованная роль Годдарда в обеспечении связи между Землёй и космическим кораблем следующего поколения станет наиболее значительным вкладом центра в исследование Луны и Марса с помощью Space Launch System (SLS) NASA, космического корабля Орион и Gateway.

«Хьюстон, возможно, и передал первые слова Нила Армстронга, но сперва они должны были пройти через узел связи Годдарда», — сказал Ноа Петро, ​​исследователь по проекту Лунного разведывательного орбитального аппарата (LRO), который тщательно нанёс на карту лунную поверхность: данные, на основании которых будут происходить будущие посадки на Луну.

Радиочастотные (РЧ) системы исторически состояли из обширной сети наземных антенн и наземных линий, а в последнее время спутников NASA для отслеживания и ретрансляции данных, или TDRS. Эти системы уступают место оптической или лазерной связи. Хотя основанные на радио системы будут продолжать играть свою роль, лазерная связь сможет удовлетворить спрос на видео высокого разрешения и в целом возросшие объёмы передаваемых данных.

NASA также планирует добавить возможности лазерной связи на спутники-ретрансляторы следующего поколения на геосинхронной орбите, аналогично радиосвязи TDRS. «Мы работаем над созданием следующего поколения ретрансляционных спутников, которые предоставляют оптические услуги», — сказал Дэйв Исраэль, архитектор связи для подразделения Годдарда по исследованию и космической связи.

Для демонстрации работающей системы лазерной связи Годдард, как ожидается, запустит демонстрацию ретранслятора лазерной связи, или LCRD, на борту космического аппарата ВВС США, который будет работать на высоте 35500 км над поверхностью Земли на геосинхронной орбите. В течение срока службы миссии LCRD будет передавать данные, закодированные в пучках инфракрасного света, который невидим для человеческого глаза, между двумя земными терминалами в Калифорнии и на Гавайях.

Ожидается, что в 2021 году NASA продемонстрирует первую полностью работоспособную сквозную лазерную систему связи под названием ILLUMA-T на Международной космической станции. Там разработанная Годдардом технология будет служить лазерным терминалом связи, передавая данные с низкой околоземной орбиты на землю через LCRD. Это продемонстрирует потенциал для лазерной связи на скоростях, которые в 10-100 раз выше, чем у радиочастотных систем, с использованием меньшей мощности и массы.

Позже NASA отправит экипаж на борту космического корабля «Орион» (он совершит облёт Луны) с разработанной Годдардом системой связи «Оптик-Орион», или O2O, для обеспечения высокоскоростной передачи данных и потокового видео высокой четкости во время полета. После первоначального полета технологи Годдарда планируют добавить дополнительные терминалы лазерной связи для будущих миссий по разведке, включая терминал на Gateway.

Новый стандарт: многоцелевые научные инструменты

Роль Годдарда в пилотируемом космическом полете не ограничивается коммуникациями. В эпоху Аполлона центр разработал несколько комплектов инструментов, и эта роль сохранится в следующую эпоху исследования Луны.

Gateway на орбите вокруг Луны будет форпостом для исследования поверхности Луны, проведения экспериментов и подготовки к космическим полетам в более отдаленные места. Инструменты, которые можно использовать для различных целей, будут важны для оптимизации потенциальной науки и исследований.

«Наша задача — подумать о других способах использования научного инструмента», — сказал Бличер.

По словам Бличера, примером этой многоцелевой философии является разработанная Годдардом Система для исследования внутреннего состава нейтронной звезды или NICER, а также многофункциональная сенсорная платформа, которая в настоящее время находится в стадии разработки.

Инструмент NICER на Иеждународной космической станции.

Инструмент NICER на Международной космической станции.

NICER предназначен в первую очередь для изучения нейтронных звезд, но он также имеет встроенное программное обеспечение, которое использует временные данные от пульсирующих нейтронных звезд для объединения автономных навигационных решений, подобно тому, как система глобального позиционирования, широко известная как GPS, обеспечивает позиционирование, навигацию, и службы времени для пользователей на Земле. Эта технология, продемонстрированная в эксперименте под названием Station Explorer для рентгеновской синхронизации и технологии навигации (SEXTANT), предоставляет новые возможности для навигации в дальнем космосе. Она может работать в сочетании с существующими радио- и оптическими системами космических аппаратов.

Ожидается, что в этом году главный исследователь NICER Кит Джендро и его команда продемонстрируют еще одну потенциально революционную технологию с полезной нагрузкой NICER — рентгеновскую связь (XCOM) в космосе. Несмотря на то, что XCOM на самой ранней стадии развития, он может открыть новое поколение коммуникационных технологий.

«NICER — это модель, которую мы хотим применить ко всему», — сказал Бличер. «Моя цель — максимизировать время использования любой технологии, которую мы разрабатываем. Это многоцелевой инструмент, и поиск других способов, которыми мы можем его использовать, — вот тот момент, где исследование становится ещё более интересным».

NASA готовится к полётам на Луну и на Марс постоянно и размеренно. Помимо работы над собственными проектами, SLS и Orion, агентство активно привлекает к разработкам частные компании и заранее готовит почву не только для будущих научных исследований, но и для коммерческих миссий.

Для получения дополнительной информации о технологиях Годдарда перейдите по этому адресу.

Лори Кизи
Центр космических полетов имени Годдарда NASA.
12.03.2019
Ред. Линн Дженнер

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

23
Войдите, чтобы видеть ещё 37 комментариев, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Показать скрытые комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Если не получается зайти отсюда, попробуйте по ссылке.