Уявіть, що ви можете відправити повідомлення на Місяць або навіть на Марс за лічені секунди, а не хвилини. Це вже не фантастика, а реальність, до якої нас наближає прорив у лазерних технологіях. Компанії General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) та Kepler Communications US успішно продемонстрували двонаправлений лазерний зв’язок між літаком і супутником на низькій навколоземній орбіті. Ця революційна технологія лазерного зв’язку між літаком і супутником обіцяє надшвидкий та безпечний зв’язок, що може кардинально змінити майбутнє дослідження космосу. Завдяки цій інновації, передача даних у космосі стає набагато ефективнішою.

Про це йдеться у пресрелізі General Atomics. Ця технологія лазерного зв’язку, де супутник «стріляє» лазерним променем у літак, несе не загрозу, а обіцянку надшвидкого та безпечного зв’язку, який може змінити майбутнє дослідження космосу, забезпечуючи новий рівень зв’язку.

Від радіохвиль до лазерних променів: революція у швидкості передачі даних

Передавання даних між космічними апаратами та земними об’єктами традиційно відбувається за допомогою радіохвиль. Однак радіохвилі мають обмеження щодо швидкості та пропускної здатності, особливо на великих відстанях. Лазерний зв’язок пропонує кардинально інший підхід. Лазерний промінь, по суті, є світлом, а світло — це найшвидший спосіб передачі інформації у Всесвіті. Саме тому лазерний зв’язок є майбутнім космічних комунікацій.

Під час успішного тесту OCT (Optical Communication Terminal) від GA-EMS, встановлений на літаку, встановив зв’язок із супутником Kepler. Цей термінал був розроблений в рамках програми Космічного агентства США (SDA) і оснащений 10-ватним лазером, що має максимальну швидкість передавання даних 2,5 Гбіт/с. Це дозволило передавати дані на високій швидкості, що відкриває нові перспективи для комунікацій у важких операційних умовах. Лазерний зв’язок забезпечує значно вищу швидкість передачі даних у космосі.

«Ця успішна демонстрація космічно-повітряного зв’язку є проривним покращенням у побудові стійкої космічної архітектури», — зазначив Гурпартап «Джи-Пі» Сандху, заступник директора SDA (Space Development Agency). Це свідчить про значний прогрес у сфері лазерного зв’язку.

Система GA-EMS розроблена для масштабування та адаптації до багатодоменних комунікацій через космос, повітря, землю та морські платформи. Це означає, що такий зв’язок може бути встановлений не тільки між літаком і супутником, а й між будь-якими об’єктами в різних середовищах. Лазерний зв’язок відкриває нові можливості для зв’язку.

Швидкість світла: як це змінить міжпланетні місії завдяки лазерному зв’язку

Однією з найцікавіших перспектив лазерного зв’язку є його застосування для міжпланетних місій. Чим далі від Землі знаходиться космічний апарат, тим довше триває передача даних. Наприклад, радіосигналу потрібно близько 1,28 секунди, щоб дістатися до Місяця. Це означає, що відповідь на повідомлення з Землі надійде не раніше ніж через 2,56 секунди. Лазерний зв’язок значно прискорює передачу даних.

Важливо розуміти, що як лазерний, так і радіосигнал рухаються зі швидкістю світла. Це найвища можлива швидкість у Всесвіті. Отже, сам час «подорожі» сигналу через космічний простір не зміниться. Передавання даних на Місяць за допомогою лазера також триватиме 1,28 секунди, а двостороння комунікація — 2,56 секунди. Час подорожі сигналу незмінний, але ефективність лазерного зв’язку значно вища.

Справжня перевага лазера криється в об’ємі інформації, який можна передати за цей самий час. Уявіть, що радіозв’язок — це вузька односмугова дорога, якою може проїхати лише невелика кількість автомобілів за раз. Лазерний зв’язок, зі своєю високою пропускною здатністю, схожий на широку багатосмугову автостраду. За один і той самий час, що потрібен сигналу для подолання відстані, лазерний «канал» може «пропустити» набагато більше даних. Ця висока пропускна здатність є ключовою перевагою лазерного зв’язку.

Наприклад, якщо зараз Марс знаходиться на мінімальній відстані від Землі (близько 54,6 мільйона кілометрів), світлу знадобиться приблизно 3 хвилини, щоб дістатися до нього. Це означає, що двостороння комунікація займе близько 6 хвилин. Якщо ж Марс знаходиться на максимальній відстані (близько 401 мільйона кілометрів), час передачі в один бік зросте до 22 хвилин, а двостороння комунікація — до 44 хвилин. Лазерний зв’язок дозволить передати значно більше даних за цей час.

За ці 44 хвилини лазерний зв’язок зможе передати значно більше інформації (фотографій високої роздільної здатності, відео, детальну телеметрію) порівняно з радіозв’язком. Це критично важливо для складних наукових місій, пілотованих польотів і навіть майбутньої колонізації інших планет, де оперативний обмін великими обсягами даних є життєво необхідним для успіху. Лазерний зв’язок забезпечить успіх космічних місій.

«Наш OCT розроблений для того, щоб закрити комунікаційний пробіл, забезпечуючи безпечну, надійну передачу даних для підтримки тактичних та оперативних місій», — підкреслив Скотт Форні, президент GA-EMS. Цей прорив у лазерному зв’язку є ключовим для розвитку космічних технологій.

Успіх цієї демонстрації є важливим кроком до створення стійкої та високопродуктивної космічної інфраструктури, яка дозволить не тільки покращити зв’язок на Землі, але й відкрити нові горизонти для дослідження нашої Сонячної системи та, можливо, за її межами. У 2026 році GA-EMS планує запустити два нові OCT-системи на космічних апаратах GA-75 для подальших демонстрацій, що обіцяє ще більше проривів у цій захопливій галузі. Лазерний зв’язок є фундаментом майбутніх космічних досліджень.

Нагадаємо, дивні сигнали з-під льоду Антарктиди викликали сенсацію серед фізиків. Вони можуть свідчити про нові частинки або навіть фізику за межами відомого.