За допомогою лазерного супутника встановлено новий рекорд швидкості передачі даних з космосу на Землю.
Що трапилося
За допомогою нового супутника, який було розроблено інженерами з Массачусетського інституту технологій (МІТ), встановлено новий рекорд передачі даних між супутниками та Землею. У системі терабітної передачі в інфрачервоному діапазоні хвиль TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD) було використано лазери для передачі величезних обсягів даних зі швидкістю до 100 гігабітів на секунду (Гбіт/сек).
Ця швидкість передачі даних є набагато вищою за швидкість більшості з’єднань між небом і землею. Наприклад, супутниковий інтернет Starlink від SpaceX пропонує клієнтам преміумкласу швидкість до 500 Мбіт/сек. А швидкість передачі даних між Землею і Міжнародною космічною станцією сягає позначки у близько 600 Мбіт/сек. Це робить систему TBIRD у 200 разів швидшою.
Особливість системи
Головна відмінність нової системи полягає у способі передачі даних. У той час, як більшість супутників спілкуються з наземними станціями за допомогою радіохвиль, система TBIRD використовує лазерне світло. Воно може передавати до 1000 разів більше даних за один сеанс. Однак, у лазерів теж є свої недоліки. Промінь лазера набагато вужчий за радіохвилю і тому вимагає більш точного узгодження положень між випромінювачем і приймачем. Крім того, світло може бути спотворено атмосферою, і в такому разі дані можуть бути втрачені.
Саме з метою розв’язання цих проблем і було розроблено систему TBIRD. Супутник містить три основні готові компоненти:
- високошвидкісний оптичний модем;
- підсилювач оптичного сигналу;
- накопичувач.
Усе це розміщено у контейнері розміром із коробку для взуття. Для розв’язання проблеми втрати даних командою інженерів було розроблено нову версію так званого протоколу ARQ (Automatic Repeat Request, автоматичний повтор запитів). Цей протокол дозволяє приймачу наземної станції сповіщати передавач про певні пакети даних (кадри), які передавач пропустив, аби супутник міг легко повторно їх передавати.
Що ж до вирівнювання з узгодженням позиціювання, то у системі не використовуються спеціальні підвіси для вирівнювання лазерних променів. Натомість передбачено спеціальну систему сигналу помилки, яка вирівнює весь супутник, аби промінь чітко було направлено на приймач. За словами представників команди розробників, це дозволяє використовувати у системі оптичні компоненти меншого розміру.
«Якщо сигнал зникає, ми можемо повторно передати дані, але якщо повторна передача даних є неефективною, тобто якщо ми витрачаємо весь час на надсилання повторних даних замість передачі нових даних, ми можемо втратити багато пропускної здатності, – зазначив Курт Шілер, системний інженер TBIRD. – У нашому протоколі ARQ приймач інформує про те, які кадри він отримав правильно, тому він знає, які кадри необхідно передавати повторно».
Що далі?
Команда дослідників, яка займалася проведенням місії швидкої передачі даних за допомогою лазерного променя через систему TBIRD, наразі планує досягти вдвічі вищої швидкості.
«Надалі ми плануємо протестувати додаткові можливості системи TBIRD. Ми збільшимо швидкість до 200 гігабітів на секунду та передамо понад 2 терабайти даних (еквівалентно 1000 фільмів у стандарті високої чіткості) за 1/5 часу. Це теоретично можливо», – каже менеджер програми TBIRD Джейд Ванґ.
