Инженеры создали новую технологию, которая рекордно ускорит передачу данных со спутников

В космических исследованиях оптические каналы связи позволяют передавать изображения, видео и данные c космических аппаратов на Землю. Чтобы эти сигналы могли без помех проходить большие расстояния, нужны сверхчувствительные приемники и усилители. Исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции разработали именно такую систему, которая сочетает в себе бесшумный усилитель и сверхчувствительный приемник, что делает космическую связь быстрее и надежнее.

В современных системах космической связи вместо традиционных радиоволн все чаще применяются лазерные лучи, поскольку свет гораздо меньше теряет свою энергию при передаче на большие расстояния. Однако даже световые сигналы могут ослабевать, поэтому оптические системы требуют высокочувствительных приемников, способных уловить эти слабые сигналы, когда они достигают Земли.

«Мы создали более чувствительную систему оптической связи, способную при этом передавать данные на высоких скоростях, — объясняет Питер Андрексон, профессор фотоники в Чалмерсе и один из ведущих авторов исследования. — Так мы сможем обеспечить более быструю и безошибочную передачу информации на большие расстояния, например для отправки изображений и видео высокого разрешения с Луны или Марса на Землю».

В системе связи, разработанной исследователями, в приемнике используется оптический усилитель сигнала, при этом минимизируется уровень шума. Когда свет от передатчика расширяется, он похож на луч света от фонарика — чем больше расстояние, тем он слабее.

На протяжении двадцати лет исследователи сталкивались с помехами, которые существенно ухудшали качество сигнала. Однако несколько лет назад команда из Чалмерса смогла продемонстрировать оптический усилитель, избавляющий от помех. Но использование такого прибора на практике было невозможно, так как он требовал совершенно новых и более сложных технологий как для передатчика, так и для приемника.

Из-за ограниченных ресурсов и минимального пространства на борту космических аппаратов главной задачей было упростить конструкцию передатчика. Позволив приемнику на Земле генерировать две из трех световых частот, необходимых для шумоподавляющего усиления, а передатчику создавать только одну частоту, исследователи из Чалмерса смогли впервые реализовать шумоподавляющий усилитель в системе оптической связи.

По словам представителя NASA, в марте 2025 года SpaceX планирует протестировать передачу топлива с одного корабля Starship, находящегося на орбите, на другой. Это станет еще одним шагом к посадке звездолета без экипажа на Луне.