Наземный терминал высокоскоростной космической лазерной связи

Авторы

Лозов Р. К.^*, Масловец М. В.^**, Мурашкин В. В.^***, Макаров Д. К.^****, Говоров Т. К.^*****

АО «Научно-производственная корпорация «Системы прецизионного приборостроения», улица Авиамоторная, 53, Москва, 111024, Россия

*e-mail: rk@lozov.ru
**e-mail: lilweeny.7@yandex.ru
***e-mail: mvv@npk-spp.ru
****e-mail: dosiaich@yandex.ru
*****e-mail: t-govorov@mail.ru

Аннотация

В статье рассматривается актуальная проблема высокоскоростной передачи данных между космическими аппаратами и наземными пунктами связи. Существующие радиочастотные системы сталкиваются с ограничениями по скорости передачи данных (1–2 Гбит/с) и высоким энергопотреблением, что делает перспективным развитие систем космической лазерной связи. 
Однако особую сложность представляет стабилизация восходящих линий связи из-за атмосферных неоднородностей, вызывающих эффект «блуждания» пучка и его уширения. Для компенсации данных явлений авторы предлагают уникальное техническое решение, основанное на использовании когерентного многолучевого передатчика с оптимальным радиусом световых пучков и системой выравнивания фазы информационного канала. Данные технические решения легли в основу разработанного наземного терминала, который способен осуществлять полнодуплексный обмен данными на дистанциях от 400 до 2000 километров.
Экспериментальные исследования наземного терминала подтвердили эффективность предложенного технического решения.
Разработанная концепция наземного терминала на базе когерентного многолучевого передатчика открывает новые перспективы для организации высокоскоростной космической связи и может стать основой для создания более совершенных систем передачи данных со скоростью от 10 Гбит/с и выше.

Ключевые слова:

высокоскоростная космическая лазерная связь, наземный терминал; восходящая лини связи; нисходящая линии связи; атмосферная турбулентность

Список источников

1. Kuzmin I.V. et al. Free-Space Laser Communication Terminals // 2024 International Conference Laser Optics (ICLO). – IEEE, 2024. – P. 459.
2. Meng X. et al. Accurate Real-time Laser Spot Locating Based on Template Correlation in Intersatellite Laser Communications // IEEE Photonics Journal. – 2024. – Vol. 16, No. 1. – P. 1–9. DOI: 10.1109/JPHOT.2023.3335234.
3. Baltaci A., Shortt K. Investigation of the Influence of LEO Constellation Dynamics on Optical Inter-satellite Links // 2023 IEEE International Conference on Space Optical Systems and Applications (ICSOS). – IEEE, 2023. – P. 121–127.
4. Knapek M. et al. Development of a laser communication terminal for large LEO constellations // 2017 IEEE International Conference on Space Optical Systems and Applications (ICSOS). – IEEE, 2017. – P. 53–58.
5. Gavrilenko M., Akbulatov R., Lozov R. Free-space laser communication terminal for LEO constellation // 2022 International Conference on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech). – IEEE, 2022. – P. 383–387.
6. Kaushal H., Jain V.K., Kar S. Free Space Optical Communication. – New Delhi: Springer India, 2017. – 209 p. DOI: 10.1007/978-81-322-3691-7.
7. Hemmati H. Near-Earth Laser Communications // Near-Earth Laser Communications, Second Edition. – CRC Press, 2020. – P. 1–40.
8. Andrews L.C., Beason M.K. Laser Beam Propagation in Random Media: New and Advanced Topics. – SPIE Press, 2023. – 422 p. DOI: 10.1117/3.2643989.

Скачать статью