ایستگاه فضایی اکنون دارای اینترنت فوق العاده سریع است

برنامه ارتباطات فضایی و ناوبری ناسا (SCaN) اولین سیستم رله لیزری دو طرفه را که از طریق یک شبکه نوآورانه مستقر شده است، نشان داده است. برای آزمایش SCaN، آنها داده ها را با سرعت خیره کننده ۱.۲ گیگابیت بر ثانیه به ایستگاه فضایی بین المللی ارسال کردند. با استفاده از پهنای باندی که معمولاً برای ارتباطات مهم تر رزرو می شود، پیام انتخاب شده برای آزمایش مجموعه ای از تصاویر و ویدیوهای شایان ستایش بود که حیوانات خانگی فضانوردان و کارکنان ناسا را ​​نشان می داد.

گروهی از فضانوردان و کارمندان ناسا، از جمله رندی برسنیک، کریستینا کوک و کیل لیندگرن، اولین آزمایش سیستم رله لیزری دو طرفه و سرتاسر ناسا را ​​برای ارسال عکس‌های حیوانات خانگی عزیزشان به ایستگاه فضایی بین‌المللی انتخاب کردند. به عنوان تصاویر و ویدیوهای تمام رنگی، پیچیده‌تر هستند و تعداد پیکسل‌های بیشتری نسبت به ارسال‌های متنی یا نمودار فنی دارند. این آن را به مجموعه داده کاملی برای نشان دادن سرعت و چابکی مودم کاربر مدار پایین زمین LCRD و سیستم پایانه تقویت کننده (ILLUMA-T) تبدیل کرد.

این نمایش همچنین یک تکنیک شبکه جدید را آزمایش کرد. انتقال داده های فضایی به دلیل فواصل زیاد درگیر با تاخیرهای قابل توجه و از دست دادن داده های بالقوه مواجه است. برای رسیدگی به این موضوع، ناسا شبکه‌های تحمل‌پذیر تاخیر/اختلال (DTN) را توسعه داد که از فرآیند «ذخیره و ارسال» برای مدیریت اختلالات داده‌ها استفاده می‌کند. اجرای پیشرفته DTN به نام شبکه تحمل تاخیر با نرخ بالا (HDTN) که توسط مرکز تحقیقات گلن ناسا توسعه یافته است، این امر را با امکان انتقال داده تا چهار برابر سریعتر از فناوری فعلی DTN، بیشتر تقویت می کند. HDTN داده‌ها را از منابع مختلف جمع‌آوری می‌کند و آن‌ها را برای انتقال به زمین آماده می‌کند و توانایی‌های خود را در طول آزمایش عکس و ویدیوی حیوان خانگی نشان می‌دهد.

این داده ها سفر خود را در یک مرکز عملیات ماموریتی در لاس کروسس، نیومکزیکو آغاز کردند، قبل از اینکه به ایستگاه های زمینی نوری در کالیفرنیا و هاوایی هدایت شوند. از آنجا، داده ها بر روی سیگنال های لیزر مادون قرمز مدوله شده و به ماهواره نمایش رله ارتباطات لیزری ناسا (LCRD) در مدار ژئوسنکرون فرستاده شد، که سپس داده ها را به ILLUMA-T در ایستگاه فضایی ارسال کرد.

از لحاظ تاریخی، ناسا برای انتقال داده ها به و از رایانه های داخلی فراتر از جو ما به ارتباطات فرکانس رادیویی متکی بوده است. با پیشرفت ارتباطات لیزری (که بیشتر به عنوان ارتباطات نوری شناخته می شود)، پیام ها و بسته های داده پیچیده تر می توانند با سرعت بیشتری منتقل شوند. این امر ممکن است زیرا اگرچه امواج رادیویی و نور مادون قرمز هر دو با سرعت نور حرکت می کنند، مادون قرمز در طول موج تنگ تری حرکت می کند. این به سیگنال اجازه می دهد تا با سرعت بسیار بیشتری مدوله شود، به این معنی که اطلاعات بیشتری را می توان در همان زمان ارسال کرد.

ارتباطات لیزری همچنین نویدبخش بهبود محیط کار و زندگی در مدار است. ترمینال ارتباطی لیزری ILLUMA-T کوچکتر، سبکتر است و نسبت به سیستمهای موجود به انرژی کمتری نیاز دارد. با فضای بیشتر و کاهش مصرف انرژی، این سیستم ارتباط با زمین را بهبود می بخشد و زندگی فضانوردان در ایستگاه فضایی را کمی آسان تر می کند.

تست SCaN سرعت و کارایی سیستم ارتباطات لیزری را برجسته کرد و همچنین بر ارزش نمایش های چند برنامه ای تاکید کرد. به گفته کوین کوگینز، معاون مدیر و مدیر برنامه SCaN در ناسا، این کمپین هم برای ILLUM-TLCRD و هم برای HDTN موفق بوده است. آنها نه تنها نشان داده‌اند که چگونه این فناوری‌ها می‌توانند نقش اساسی در فعال کردن مأموریت‌های علمی و اکتشافی آینده ناسا ایفا کنند، بلکه فرصتی سرگرم‌کننده برای تیم‌ها فراهم کرد تا حیوانات خانگی خود را در حال کمک به این نمایش خلاقانه «تصویر کنند».

استفاده از فیلم حیوان خانگی به عنوان آزمایش از آزمایش ارتباط لیزری ناسا در دسامبر ۲۰۲۳ الهام گرفته شده است که ویدیویی از یک زنجبیل به نام ‘Taters’ را پخش می کند و نقطه را از یک نشانگر لیزری تعقیب می کند. از فضاپیمای Psyche تقریباً ۳۰ میلیون کیلومتر دورتر به تلسکوپ هیل در رصدخانه پالومار در کالیفرنیا فرستاده شد. ویدئوی ۱۵ ثانیه ای HD فقط ۱۰۱ دقیقه طول کشید تا به مقصد برسد و یکی از اولین آزمایش های موفقیت آمیز انتقال ارتباطات لیزری پهنای باند بالا در اعماق فضا را نشان می دهد. همانطور که معاون مدیر ناسا در آن زمان گفت، ‘افزایش پهنای باند ما برای دستیابی به اهداف اکتشافی و علمی آینده ما ضروری است و ما مشتاقانه منتظر پیشرفت مداوم این فناوری و تغییر نحوه ارتباط ما در طول ماموریت های بین سیاره ای آینده هستیم.’ اگرچه تاترز تمایز این را ندارد که اولین گربه در فضا باشد (این گربه در سال ۱۹۶۳ بود)، او با افتخار می تواند خود را موضوع اولین ویدیوی گربه در فضا بداند.

هدف این فناوری DTN بهینه سازی شده، ارتقای خدمات ارتباطی ناسا از جمله بهبود امنیت، مسیریابی شبکه چند رسانه ای با کیفیت بالا و موارد دیگر است. همانطور که برنامه Artemis ناسا به سمت ایجاد حضور پایدار در ماه پیش می رود، SCaN به توسعه فناوری ارتباطات نوآورانه برای ارائه قابلیت اطمینان و عملکرد اینترنت زمین به فضا ادامه می دهد.

ILLUMA-T، LCRD، و HDTN توسط برنامه ارتباطات فضایی و ناوبری ناسا (SCaN) در مقر ناسا تامین می شود. LCRD و ILLUMA-T توسط مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا مدیریت می شوند، در حالی که HDTN توسط مرکز تحقیقات گلن ناسا مدیریت می شود. شبکه ایستگاه فضایی توسط مرکز فضایی جانسون ناسا و مرکز پرواز فضایی مارشال مدیریت می شود.