Агентство NASA досягло значного успіху у сфері космічних комунікацій завдяки експерименту Deep Space Optical Communications (DSOC). Ця передова технологія успішно продемонструвала надійну передачу, прийом та декодування даних за допомогою лазерних сигналів на величезні відстані, порівнянні з тими, що ведуть до Марса.
Запущений на борту космічного корабля "Псіхея" у жовтні 2023 року, експеримент DSOC нещодавно завершив свій останній етап, передавши та отримавши лазерні сигнали з відстані 218 мільйонів миль. Виконуючий обов'язки адміністратора NASA Шон Даффі зазначив, що розвиток лазерних комунікаційних технологій наближає агентство до передачі відео високої чіткості та надання цінних даних з поверхні Марса швидше, ніж будь-коли раніше. Він підкреслив, що технології відкривають шлях до відкриттів, і NASA прагне довести можливості, необхідні для золотої доби досліджень.
Вже через місяць після запуску демонстрація DSOC успішно встановила зв'язок з оптичним терміналом на борту космічного корабля "Псіхея", підтвердивши його здатність надсилати сигнал назад на Землю. Клейтон Тернер, заступник адміністратора Директорату космічних технологій NASA, зазначив, що технології NASA тестують обладнання в суворих космічних умовах, щоб зрозуміти його межі та довести його можливості. За два роки експеримент DSOC перевершив очікування, демонструючи швидкість передачі даних, порівнянну з домашнім широкосмуговим інтернетом, і надсилаючи інженерні та тестові дані з рекордної відстані.
11 грудня 2023 року експеримент здійснив історичний перший показ ультрависокої чіткості відео на Землю з відстані понад 19 мільйонів миль з максимальною швидкістю системи 267 мегабіт на секунду. Проєкт також побив рекорди відстані оптичних комунікацій 3 грудня 2024 року, передавши дані "Псіхеї" з відстані 307 мільйонів миль – далі, ніж середня відстань між Землею та Марсом. Загалом, наземні термінали експерименту отримали 13,6 терабіт даних від "Псіхеї".
Експеримент DSOC, керований Лабораторією реактивного руху NASA (JPL), включає бортовий лазерний трансивер на космічному кораблі "Псіхея" та дві наземні станції. Потужний висхідний лазер на об'єкті JPL Table Mountain транслював лазерний маяк на "Псіхею", допомагаючи трансиверу націлювати свій зворотний лазерний сигнал на Землю. Обидва космічні апарати та Земля рухаються з величезною швидкістю, а великі відстані означають, що лазерні сигнали досягають своїх пунктів призначення за кілька хвилин. Доводячи точне наведення, необхідне для комунікаційних каналів, команди NASA продемонстрували, що оптичні комунікації можуть підтримувати майбутні місії в Сонячній системі.
Експеримент також включав виявлення та декодування слабких сигналів після подолання мільйонів миль. Паломарська обсерваторія Калтеха, з її 200-дюймовим телескопом, слугувала основною станцією прийому, збираючи слабкі фотони, спрямовані на високоефективний детекторний масив для обробки. Абі Бісвас, технолог проєкту DSOC та керівник у JPL, відзначила наполегливість команди, яка долала такі виклики, як погодні умови та лісові пожежі. Вона висловила гордість за щотижневу рутину команди з оптичної передачі та прийому даних, постійно покращуючи продуктивність та додаючи можливості для розширення меж нової технології глибококосмічного зв'язку.
В іншому тесті дані були передані на гібридну радіочастотно-оптичну антену в комплексі Deep Space Network. Ця антена була модернізована сімома дзеркалами, що дозволило їй одночасно приймати як радіочастотні, так і оптичні сигнали від "Псіхеї". Проєкт також використовував Паломарську обсерваторію Калтеха та менший телескоп на Table Mountain для прийому того ж сигналу, використовуючи техніку, відому як "масивування". Цей метод, який зазвичай використовується з радіоантенами, покращує прийом слабких сигналів та забезпечує резервування системи.
Кевін Коггінс, заступник асоційованого адміністратора програми SCaN NASA, заявив, що розвиток космічних досліджень вимагає збільшення можливостей передачі даних. Він пояснив, що майбутні місії потребуватимуть зображень високої роздільної здатності та даних приладів з Місяця та Марса, а посилення традиційних радіочастотних комунікацій оптичними комунікаціями задовольнить ці нові вимоги.
У квітні 2025 року космічний корабель "Псіхея" зіткнувся з раптовим падінням тиску в основній паливній магістралі, критично важливому компоненті для підтримки швидкості та траєкторії. Команді місії вдалося усунути цю проблему, переключившись на резервну паливну магістраль, що дозволило місії відновити курс до астероїда. Ця швидка реакція продемонструвала готовність NASA до польових аномалій, і місія "Псіхея" знову на правильному шляху. Очікується, що космічний корабель досягне багатого на метали астероїда "Псіхея" до 2029 року, з метою надання безпрецедентних відомостей про процеси формування та диференціації планет шляхом вивчення того, що вважається оголеним ядром протопланети.