Инженерами Массачусетского технологического института был разработан маленький спутник, который установил новый рекорд скорости передачи данных между спутником и Землей. Система TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD) использовала лазер для передачи огромных объемов данных со скоростью до 100 гигабит в секунду (Гбит/с).

Эта скорость передачи данных далеко превосходит большинство соединений между небом и землей. Интернет-сервис спутников SpaceX Starlink предоставляет до 500 Мбит/с для премиум-клиентов, а скорость передачи данных Международной космической станции составляет не более 600 Мбит/с. Это делает TBIRD в 200 раз быстрее.

Основное отличие заключается в том, что большинство спутников общаются с земными станциями посредством радиоволн. TBIRD, с другой стороны, использует лазерный свет, который может нести в каждой передаче до 1 000 раз больше данных. Лазеры также имеют свои проблемы - лучи гораздо уже, и требуется более точное выравнивание между передатчиком и приемником. И свет может быть искажен атмосферой, что приводит к потере данных. Поэтому TBIRD был разработан, чтобы преодолеть эти проблемы.

Спутник содержит три основных компонента, которые можно купить готовыми - высокоскоростной оптический модем, оптический усилитель сигнала и накопитель - все упакованные в контейнер размером с коробку для обуви. Чтобы решить проблему потери данных, команда разработала новую версию протокола ARQ (автоматический повторный запрос). Это позволяет приемнику на земной станции оповещать передатчик о конкретных пакетах данных (кадрах), которые он пропустил, чтобы спутник мог просто повторно отправить их.

Спутник TBIRD установил новый рекорд по передаче данных между орбитой и Землей с помощью лазеров

"Если сигнал пропадает, данные могут быть повторно переданы, но если это делается неэффективно - то есть, если вы тратите все свое время на повторную отправку данных вместо новых данных - вы можете потерять много пропускной способности", - сказал Керт Шилер, системный инженер TBIRD. "С нашим протоколом ARQ приемник сообщает [спутнику], какие кадры он получил правильно, чтобы [спутник] знал, какие именно нужно повторно передать".

Что касается выравнивания, TBIRD не использует гимбал для направления лазерного луча. Вместо этого он использует специальную систему сигналов об ошибках, которая регулирует сам спутник, чтобы точно указывать на приемник. Это, говорит команда, позволяет миниатюризировать оптические компоненты.

После выполнения первоначальной миссии TBIRD по передаче огромных объемов данных быстро через лазер, команда планирует удвоить это значение.

"Далее мы планируем реализовать дополнительные функции системы TBIRD, в том числе увеличить скорость до 200 гигабит в секунду, что позволит передавать по нисходящей линии более 2 терабайт данных, что эквивалентно 1000 фильмов высокой четкости, за один пятиминутный переход. наземная станция», — сказала Джейд Ван, руководитель программы TBIRD.

Источник: Массачусетский технологический институт