Студенты МФТИ создали пилотный образец терминала космической лазерной связи
Студенты МФТИ представили прототип компактного терминала лазерной связи. Он должен существенно ускорить передачу данных со спутников на наземные станции и обеспечить быструю связь между аппаратами на орбите. Благодаря малым габаритам, экономичности и небольшому энергопотреблению использовать его можно будет даже на малых спутниках формата «кубсат».
Разработкой лазерной системы занимаются молодые конструкторы Физтех-школы аэрофизики и космических исследований МФТИ. Технология обеспечит связь между аппаратами на орбите и станциями на Земле. В первую очередь добиться этого планируется за счет высокоскоростной пропускной способности. «В отличие от радиоволн, лазер не так сильно рассеивается, а плотность его излучения в целевом секторе больше, чем у радиопередатчика, что позволяет обойтись без приемников в десятки метров, ведь когерентность лазерного пучка несравнимо выше», — пояснили в пресс-службе МФТИ.
Сейчас группа студентов работает над четвертой версией макета терминала космической связи для малых аппаратов формата «кубсат». Главный оптический тракт терминала состоит из телескопа, пьезоэлектрического зеркала и «бим сплиттера», разделяющего сигнальное и маяковое излучения. Работает это так: маяковое излучение попадает на длиннофокусную собирающую линзу, фокусирующую его на четырехквадратном фотодиоде с помощью двух серебряных зеркал. Сигнальное излучение попадает в коллиматор, который переводит его в оптоволокно, а собственное маяковое излучение выводится через коллиматор, закрепленный впереди корпуса.
Потребляемая мощность прибора составляет 15 Вт, скорость передачи данных — 100 мбит/с. Максимальное расстояние для обеспечения связи составляет 1500 км. По словам разработчиков, корпус устройства был изготовлен из алюминия на фрезерном ЧПУ станке, а часть деталей была напечатана на 3D-принтере. По словам студентов, четвертая версия терминала будет иметь улучшенную оптическую систему, модернизированную компоновку и электрическую систему, совместимую с реальным аппаратом.
Для управления терминалом молодые ученые разработали и изготовили печатные платы. Одна из плат была выделена для считывания и обработки сигнала с четырехквадрантного фотодиода, для передачи данных использовался протокол SPI. «На главной плате располагаются цепи питания, драйверы маякового и сигнального лазеров, ЦАП для управления платой драйвера пьезоэлектрического зеркала, а также 3 микроконтроллера: управляющий всеми системами, управляющий приемом/отправкой информации и управляющий зеркалом», — отметили разработчики технологии.
Работоспособность плат студенты проверили на испытательном стенде, который состоял из внешнего лазера, осциллографа и двух поворотных поляризационных фильтров.
