Небольшой спутник, разработанный инженерами Массачусетского технологического института, установил новый рекорд по передаче 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 намного выше, чем у большинства соединений, которые вы получите между небом и землей. Спутниковый интернет SpaceX Starlink предлагает премиум-клиентам скорость до 500 Мбит/с, и даже скорость передачи данных Международной космической станции достигает 600 Мбит/с. Это делает TBIRD до 200 раз быстрее.
Ключевое отличие состоит в том, что большинство спутников общаются с наземными станциями посредством радиоволн. TBIRD, с другой стороны, использует лазерный свет, который может передавать до 1000 раз больше данных при каждой передаче. Однако у лазеров есть свои проблемы — лучи намного уже, что требует более точного выравнивания между передатчиком и приемником. А свет может искажаться атмосферой, что приводит к потере данных. Таким образом, TBIRD был разработан для решения этих проблем.
Спутник содержит три основных готовых компонента — высокоскоростной оптический модем, усилитель оптического сигнала и накопитель — все упаковано в контейнер размером с обувную коробку. Чтобы решить проблему потери данных, команда разработала новую версию так называемого протокола Автоматического запроса повторной передачи (англ. Automatic repeat request, ARQ). Это позволяет приемнику наземной станции предупреждать отправителя об определенных пакетах данных (кадрах), которые он пропустил, поэтому спутник может просто отправить их повторно.
«Если сигнал пропадает, данные могут передаваться повторно, но если это делается неэффективно — то есть вы тратите все свое время на отправку повторяющихся данных вместо новых — вы можете потерять большую часть пропускной способности», — сказал Курт Шилер, системный инженер TBIRD. «С нашим протоколом ARQ приемник сообщает [спутнику], какие кадры он получил правильно, поэтому [спутник] знает, какие из них нужно передать повторно».
Спутник TBIRD установил новый рекорд по передаче данных между орбитой и Землей с помощью лазеров. Фото: Lincoln Laboratory
Что касается выравнивания, TBIRD не утруждает себя кардановым подвесом для направления лазерного луча. Вместо этого он использует специальную систему сигнализации об ошибках, которая настраивает весь спутник так, чтобы он точно указывал на приемник. По словам команды, это позволяет миниатюризировать оптические компоненты.
Выполнив первоначальную миссию TBIRD по быстрой передаче огромных объемов данных с помощью лазеров, команда теперь планирует попытаться удвоить это.
«Далее, мы планируем реализовать дополнительные функции системы TBIRD, в том числе увеличить скорость до 200 гигабит в секунду, что позволит передавать по нисходящей линии связи более 2 терабайт данных - что эквивалентно 1000 фильмов высокой четкости - за один пятиминутный проход над наземной станцией», — сказала Джейд Ван, руководитель программы TBIRD.
Источник: MIT.
