Студенческое КБ МФТИ разрабатывает отечественный компактный терминал лазерной связи, который существенно ускорит передачу данных на наземные станции и обеспечит быструю связь между аппаратами. При этом малые габариты, экономичность и небольшое энергопотребление позволят использовать терминал даже на малых космических аппаратах CubeSat.
Студенческое КБ МФТИ разрабатывает отечественный компактный терминал лазерной связи, который существенно ускорит передачу данных на наземные станции и обеспечит быструю связь между аппаратами. При этом малые габариты, экономичность и небольшое энергопотребление позволят использовать терминал даже на малых космических аппаратах CubeSat.
Для взаимодействия объектов на космических орбитах в режиме реального времени нужна скорость передачи данных не менее сотни миллионов бит в секунду, отсутствие помех, присущих радиоволнам, и высокая пропускная способность.
Лазерная система, создаваемая молодыми конструкторами Физтех-школы аэрофизики и космических исследований МФТИ, позволит реализовать связь принципиально нового качества с орбитой и космосом, в первую очередь 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 приёмников в десятки метров, ведь когерентность лазерного пучка несравнимо выше.
«На текущий момент мы работаем над четвертой версией макета терминала космической связи для малых аппаратов формата CubeSat. Главный оптический тракт терминала состоит из телескопа, пьезоэлектрического зеркала, бим сплиттера, разделяющего сигнальное и маяковое излучения. Маяковое излучение попадает на длиннофокусную собирающую линзу, фокусирующую его на четырех квадратном фотодиоде с помощью двух серебряных зеркал. Излученное сигнальное излучение попадает в коллиматор, заводящий его в оптоволокно. Собственное маяковое излучение выводится через коллиматор, закрепленный спереди корпуса», – рассказал соавтор проекта, студент 5 курса ФАКТ МФТИ Иван Колесников.
Потребляемая мощность прибора составляет 15 Вт, скорость передачи данных – 100 Mbps, расстояние связи – до 1500 километров. По словам разработчиков, корпус устройства был изготовлен из алюминия на фрезерном ЧПУ станке, часть деталей была напечатана на 3D принтере.
Для управления терминалом студенты 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», – пояснил Иван Колесников.
Работоспособности плат студенты проверяли на специально собранном испытательном стенде, состоящем из внешнего лазера, осциллографа и двух поворотных поляризационных фильтров.
Четвертая версия терминала будет обладать улучшенной оптической системой, улучшенной компоновкой и электрической системой, совместимой с реальным аппаратом.
