Китай испытал лазерную связь Земля-Луна на скорости 100 Мбит/с

[душман]

Китайские ученые впервые успешно установили двусторонний лазерный канал связи между Землей и Луной на расстоянии более 400 тысяч километров. Об этом сообщил Центр космических прикладных инженерных технологий Китайской академии наук. Во время эксперимента скорость передачи данных с Земли к космическому аппарату составила 1,25 Мбит/с, а в обратном направлении — 100 Мбит/с. Именно быстрый нисходящий канал считается наиболее важным для лунных миссий, поскольку он позволяет передавать на Землю большие объемы фотографий, видео и научных данных.

Разница особенно заметна на примере снимков сверхвысокого разрешения. По оценке исследователей, передача одного изображения 8K по традиционной радиосвязи со скоростью 5 Мбит/с заняла бы около 4–5 минут, а лазерная система справляется с той же задачей примерно за 12 секунд. Главная сложность такой связи — невероятная точность наведения. 

Луч лазера должен попасть в приемник, находящийся более чем в 400 тысячах километров и постоянно движущийся вместе с космическим аппаратом. Даже минимальная угловая ошибка способна превратиться в промах на несколько километров возле Луны. Чтобы удерживать соединение, система одновременно учитывает орбиту аппарата, погрешности наведения телескопа, атмосферную рефракцию и даже время, которое требуется самому лазерному импульсу, чтобы преодолеть расстояние между Землей и Луной. 

Благодаря этому наземный телескоп и космический терминал сохраняют точное взаимное наведение во время движения. Не менее сложной оказалась задача приема сигнала. После сотен тысяч километров пути до детектора доходят буквально единичные фотоны, которые необходимо выделить на фоне света Луны, звезд и других источников помех. Для этого инженеры использовали сверхчувствительные однофотонные детекторы и специальные алгоритмы обработки сигнала.

По сравнению с радиосвязью лазерные каналы обеспечивают значительно более высокую пропускную способность и используют очень узкий луч. Это одновременно повышает скорость передачи и делает сигнал гораздо сложнее для перехвата, но требует практически ювелирной точности наведения. Успешный эксперимент стал для Китая первым шагом к полноценной оптической связи в системе Земля — Луна. В будущем такие каналы могут использоваться для обмена данными с лунными орбитальными аппаратами, автоматическими станциями и будущей инфраструктурой на поверхности Луны.