В NASA рассказали о ведущейся разработке фотонного модема, который будет применяться для связи с космическими аппаратами. Модем будет использовать свет вместо электричества и передавать информацию почти в 100 раз быстрее, чем современное оборудование.

Первые испытания системы, получившей название Laser Communications Relay Demonstration (LCRD), начнутся в 2019 году. На 2020 год запланирован первый сеанс лазерной связи через модем с Международной космической станцией. Уже через два года после первых тестов ученые рассчитывают запустить систему для практического использования.

Новый модем будет представлять собой устройство, по размеру не превышающее сотовый телефон. Скорость передачи и обработки информации в нем будет от 10 до 100 раз выше, чем в современном оборудовании, хотя его вес и энергопотребление будут меньше. Все детали оптического модема: лазеры, провода и переключатели — будут размещены на одном миниатюрном чипе. Сегодняшние фотонные модемы, как рассказали в NASA, имеют "размер двух тостеров" и используют для передачи сигнала массивные оптоволоконные провода, что делает их нерентабельными, особенно для запуска в космос.

В новом модеме количество проводов будет сведено к минимуму благодаря использованию технологии изготовления фотонных интегральных схем, аналогичных тем, что используются в сегодняшней электронике. Большие массивы оптоволоконных проводов будут заменены одним миниатюрным чипом, выполняющим функции модема.

Фрагмент LCRD. Источник фото: NASA

Фотонные интегральные схемы будут представлять собой аналоги современных электронных процессоров с тем отличием, что вместо электричества для передачи сигналов в них будет использоваться свет. Это сделает возможным прием, обработку и передачу световых сигналов, значительно увеличив скорость и объемы передачи информации по сравнению с радиосигналами. Причем связываться с помощью лазера смогут не только спутники и базы, размещенные на Земле, но и сами космические аппараты.

В 2013 году в NASA уже проводили серию экспериментов по организации лазерной связи с одним из спутников на лунной орбите. Тогда скорость передачи информации составила 622 Мб/с для скачивания и 20 Мб/с для закачивания данных. Но разработанная тогда система LADEE так и осталась экспериментальной.

Ожидается, что новый фотонный модем позволит ученым собирать гораздо больше информации о телах Солнечной системы, включая фото и видео высокого разрешения. По словам ученых, это поможет исследователям NASA, к примеру, лучше изучить климатические изменения на нашей и других планетах.

Технология изготовления дешевых фотонных модемов или процессоров интересна далеко не только ученым. Из-за того что при тех же размерах фотонные интегральные схемы должны превосходить электронные в вычислительной мощности, их разработка имеет большой коммерческий потенциал. "Google и Facebook ведут разработки в этом же направлении, — рассказал инженер NASA Майк Крайняк. — Как только интегральная оптика будет более рентабельна, она тут же начнет широко использоваться. Все к этому идет".