Инженеры и ученые NASA готовятся к новой эре пилотируемых исследовательских миссий

Ночной режим:

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.

16
Войдите, чтобы читать и оставлять комментарии.
Taras Polishchuk
Участник
Taras Polishchuk

Цікаво чи через років так 15 мобільні будуть підтримувати лазерний звязок?

Oleg Lo
Участник
Oleg Lo

«мобільні будуть підтримувати лазерний звязок?»
А зачем? Какая необходимость принимать на мобилу информацию со скоростью ~ 10 Гбит/сек?

Taras Polishchuk
Участник
Taras Polishchuk

Поки що не ясно для яких потреб, проте я думаю що з розвитком технологій за 15 років вони можуть з’витись.

Пока не ясно для каких целей, но я думаю, что с развитием технологий за 15 лет они могут бить востребовани

Arthur Tkachenko
Участник
Arthur Tkachenko

А я думаю что на мобилах то появится раньше, а потом и до космосу доедет. на земле макбуки про, а на МКС не про..

Oleg Lo
Участник
Oleg Lo

До космоса она уже добрела, а вот для бытовых мобильных устройств, — вряд ли.

Arthur Tkachenko
Участник
Arthur Tkachenko

Ну затем чтобы лучше можно было играть. У меня винчестер на 500гб на компьютере, а есть телефон с терабайтом. Зачем? потому что продается

Oleg Lo
Участник
Oleg Lo

Arthur Tkachenko: «У меня винчестер на 500гб на компьютере…»
А с какого боку здесь объём накопителя, речь-то идёт о скорости потока информации, обработкой которого занимается (если грубо) процессор и ОЗУ. У Вас, Артур, есть процессор с тактовой частотой 100 Гигагерц ?
Что же касается игр, то имея в виду, что характерное время реакции человеческого мозга около 20 мсек. … Дальше продолжать или не надо? 🙂

Arthur Tkachenko
Участник
Arthur Tkachenko

Конечно надо! Я даже посоветовал бы собрать основные комменты(технические) под этой статьей, и бахнуть вам свою статеечку в блоге Альфы. Потому что вы явно шарите, а тема связи в космосе реально важная. А то просто переводы с англицкого на сайте уже надоели, хочется уникального контента.

в ответ на ваш коммент: Я просто привел пример того, что за несколько лет(я себя особо взрослым не считаю), индустрия изменила многое. и то что раньше, взрослым и умным дядям казалось детскими забавками, сейчас приносит много денег(Я говорю например о игровой индустрии). Особенно крутым смотрится пример с НВидиа. пихали пихали память, растили расти производительность… И уже все забили гнаться за последними видяшками, чтобы поиграть нормально. Ну а NVidia научилась делать быстрые чипы, и теперь будет пихать их в машинки на автопилоте. Вам, Олег, могло представиться, что NVidia полезут в электро-кары?

Oleg Lo
Участник
Oleg Lo

Arthur Tkachenko: «и бахнуть вам свою статеечку» Артур, я за сорок лет разработки всяческой фигни понаписал такое количество разновсяких бумаг (от проектов до служебных записок), что сейчас сама мысль об очередном «бумагомарании» вгоняет в тоску, пичальку и прочую рвотную реакцию. Не, не стану писАть, чеспионерское. «за несколько лет […] индустрия изменила многое» Да, конечно, тут возразить нечего. Однако дело в том, что все эти изменения лежат в пределах законов теории информации и физиологии человека, которые никакая индустрия или чьи-то хотелки изменить не могут. Поэтому смысла закачивания в свой десктоп информации со скоростью, характерной для магистральных каналов связи нет ровно никакого, поскольку в итоге темп поступления информации, воспринимаемой и усваиваемой лично Вами, останется примерно на том же уровне, который обеспечивают сети типа G2 — G3. Так что все вопли о том, что «Я Играю Со Скоростью Сети G5, Ёпта!!!!!!!» есть не более чем маркетинговый развод публики на бабло. Артур, вот не поленитесь, прочтите книгу Дж. Пирса «Символы. Сигналы. Шумы. Закономерности и процессы передачи информации», думаю что не пожалеете. Читается легко (можно по диагонали), математики в ней почти нет, кроме четырёх действий… Подробнее »

Arthur Tkachenko
Участник
Arthur Tkachenko

Согласен, но жаль что нехотите статеечку. Логика — «Есть законы физики и здравый смысл» понятна. Но есть еще закон человеческой глупости. Если сейчас смысла «закачивания» и нету, то не факт что он не появится в будущем. например будет меньше дворников и продавцов и будет больше космитов которые будут расчитывать разные симуляции.

книжку качну но не обещаю прочитать

Про Теслу незнал, наверное на это есть причины. Или пройдет время и начнут сотрудничать. мож в цене несошлись. Ну кроме теслы сейчас все лезут в электрокары. так или иначе — пока что основной рынок это USA. Даже Канаду они не обложили Supercharger.

Oleg Lo
Участник
Oleg Lo

В Норвегии, в смысле продаж, дела тоже идут неплохо.

Oleg Lo
Участник
Oleg Lo

Arthur Tkachenko: «наверное на это есть причины»
Пару (?) месяцев назад в Твиттере Маск писал, что чип автопилота на основе нейросети разработки «Тесла» имеет производительность примерно в 1000 раз больше, чем NVIDIA.
Имея в виду «коэффициент Маска», я бы поделил 1000 где-то на 10 — 50… 🙂

Arthur Tkachenko
Участник
Arthur Tkachenko

А я бы не делил 🙂 А то сколько маск и ко, чтото не делают, все равно ругаются.


насчет NVidia: думаю они просто закинули палку в озеро, своим первым чипом. И смотрят кто и как среагирует. когда деньгами запахнет — улучшат. proof-of-concept
насчет чипа Tesla: обычно так и бывает, когда custom побеждает common решение. Пиджак который шьют на заказ — сидит лучше магазинного. думаю вы меня поняли.

Но из магазина дешевле(и не комментируйте эту реплику)

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

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