Передача данных в открытом космосе рентгеновским излучением

Автор оригинала: Dan Maloney
  • Перевод


Среди оборудования, доставленного НАСА в апреле на МКС, имеется экспериментальная установка для передачи данных в открытом космосе рентгеновским излучением (XCOM — X-ray communications). Источник модулированного рентгеновского излучения (MXS — modulated X-ray source, на КДПВ снизу в середине) будет размещён снаружи МКС. Для регистрации излучения на МКС уже имеется аппарат NICER — Neutron Star Interior Composition Explorer, установленный ещё в 2017 году для изучения возможности применения рентгеновских пульсаров в качестве космических навигационных ориентиров. Так устройства расположены на станции друг относительно друга:



Вместо горячего катода в источнике применён магниевый фотокатод, освещаемый ультрафиолетовыми светодиодами. Между ним и анодом расположен электронный умножитель на многократной вторичной эмиссии — готовый компонент, выпускаемый для масс-спектрометров. Напряжение электронного умножителя составляет -3 кВ, анода +10 кВ. Ниже показаны для сравнения обычная и новая рентгеновские трубки:



Устройство позволяет быстро модулировать рентгеновское излучение со стороны ультрафиолетовых светодиодов. Продолжительность импульса может составлять доли наносекунд, чего достаточно для передачи данных со скоростью в несколько Гб/c. Корпус прибора может быть изготовлен 3D-печатью из металла. Он весит 160 граммов и помещается на ладони (конечно, в руки его лучше брать в выключенном состоянии).

Получив параллельный нерасходящийся пучок, можно избежать значительных потерь мощности на больших расстояниях. Правда, во время экспериментов расстояние составит всего 50 м, но надо же с чего-то начинать. Аналогичные источники могут в дальнейшем найти применение не только для передачи данных, но и в качестве искусственных космических ориентиров-маяков, а также на земле для рентгенографии и химического анализа рентгеновской спектроскопией.

А учитывая, какой сегодня праздник — ждём в недалёком будущем космических рентгеновских 73!
Поддержать автора
Поделиться публикацией
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее
Реклама

Комментарии 29

    +3
    С Днем Радио. С Днем Связи
      +5

      И вот, кстати, можно вспомнить критику в адрес SETI, мол с чего они решили что инопланетные цивилизации используют именно радиоволны для связи?

        +2

        А какие другие волны можно использовать? Гравитационные, сильные, слабые силы. Всё, больше других полей у меня для вас нет в этой вселенной.

          +2

          Да, строго говоря рентгеновское излучение это тоже электромагнитные волны.
          Но я же специально отметил "радиоволны". То есть электромагнитное излучение радиодиапазона. По сути нам сейчас его просто удобно генерировать и регистрировать. Как следует из статьи со временем это может измениться.

        +1
        подумалось: а есть ли выгоды от модуляции гравитационных волн для передачи информации
          +3
          у модуляции гравволн есть очень много выгод, однако с ними есть одна сложность
            +1
            одна? — поручите это нашим инженерам :-)
              +2
              Тут скорее к бухгалтерам
                +1

                Т.е. инженерных проблем действительно нет?

                  +1

                  Ещё есть транспортная проблема. Логистика и всё такое.

            +1
            конечно! в Interstellar это подробно описано ;)
            +6
            В статье ни слова — а зачем? Оказывается: STP-H6-XCOM technology may be useful for providing efficient communication to deep space probes, or communicating with hypersonic vehicles where plasma sheaths prevent traditional radio communications.
            Теперь ясно, плазма и всё такое.
              +1
              Хотел задать тот же вопрос, но догадался прочитать комментарии. Спасибо :)
              +3
              Очень понравилось решение с использованием фотоэлектронного умножителя. Обычно умножители используют в приёмниках сигнала, а тут — в передатчике, в качестве источника быстрых электронов. Очень оригинальное инженерное решение.

              Солярис. Лем. Всё уже придумано до нас.
              – Во-первых, та история с рентгеном. То, что делал с ним Гибарян, помнишь? Возможна некоторая модификация…
              – Какая?
              – Мы посылали просто пучок лучей в океан и модулировали только их напряжение по разным законам.
              – Да, я знаю об этом. Нилин уже делал подобные вещи. И огромное количество других.
              – Верно. Но они применяли мягкое излучение. А у нас было жесткое, мы всаживали в океан все, что имели, всю мощность.
              – Это может иметь неприятные последствия, — заметил я. — Нарушение конвенции четырех и ООН.
              – Кельвин… не прикидывайся. Ведь теперь это не имеет никакого значения. Гибаряна нет в живых.
              – Ага. Сарториус все хочет свалить на него?
              – Не знаю. Не говорил с ним об этом. Это неважно. Сарториус считает, что коль скоро «гость» появляется всегда только в момент пробуждения, то, очевидно, он извлекает из нас рецепт производства во время сна. Считает, что самое важное наше состояние — именно сон. Поэтому так поступает. И Сарториус хочет передать ему нашу явь — мысли во время бодрствования, понимаешь?
              – Каким образом? Почтой?
              – Шутить будешь потом. Этот пучок излучения мы промодулируем токами мозга кого-нибудь из нас.
              +3
              А как получается параллельный пучок?
                +3
                Я вообще не понял, откуда взялся параллельный пучок. В оригинальной статье сказано про конус излучения с углом в 20 градусов. И то, судя по схеме он получается классическим способом — обрезкой лишнего излучения с помощью коллиматора.
                  +1
                  о чём и речь, принцип то сработает, про «оптику» интересно
                    +1
                    Так называемая «рентгеновская оптика» в действительности существует, хотя там всё непросто. На Википедии можно глянуть для ознакомления — ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%BE%D0%BF%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0
                      +1
                      лучше скажите в чем выгода от использования рентгеновских волн для связи? мне казалось там одни минусы.

                      p.s. о лазере рентгеновском надо думать
                        +2
                        Излучение не поглощается плазмой, т.е. на этапе входа в атмосферу с аппаратом не будет пропадать связь. Собственно так же связь возможна и через тонкие металлические преграды, например, прямо через обшивку корабля.
                          0
                          Пройдёт ли через обшивку корабля, зависит от энергии кванта.
                            +1
                            Как раз таки для ренитгеновского спектра наша атмосфера непрозрачна.
                              +1
                              Ещё раз перечитал — именно для связи сквозь плазму при посадке и для сверхдальней космической связи они это и предполагают использовать. Может, конечно, ребята из НАСА опять о чём-то забыли, и могут расходиться, но мне кажется, что они знают, что делают.

                              «For some missions, XCOM may be an enabling technology due to the extreme distances where they must operate,» Mitchell said.

                              Perhaps more dramatically, at least as far as human spaceflight is concerned, X-rays can pierce the hot plasma sheath that builds up as spacecraft hurdle through Earth's atmosphere at hypersonic speeds. The plasma acts as a shield, cutting off radio frequency communications with anything outside the vehicle for several seconds—a nail-biting period of time dramatically portrayed in the movie, Apollo 13. No one has ever used X-rays in a communications system, though, so other applications not yet conceived could emerge, Mitchell said.


                              «Для некоторых миссий, ХСОМ может стать технологией поддержания связи на экстремальных расстояниях, на которых они должны работать,» сказал Митчелл.

                              Возможно, более волнующе то, что имеет отношение к полёту человека в космос, рентгеновские лучи могут проходть сквозь оболочку из горячей плазмы, образующуюся когда космический корабль преодолевает атмосферу Земли на гиперзвуковых скоростях. Плазма действует как щит, на несколько секунд отсекая связь в радиодиапазоне со всем, что находится за пределами посадочной капсулы — этот напряжённый момент драматично изображён в фильме «Аполлон-13». Никто никогда не использовал рентгеновское излучение в системах связи, тем не менее, у этого могут оказаться и другие области применения, о которых мы пока даже не догадываемся," сказал Митчелл.
                                +1
                                для донацеливания гиперзвуковых дронов — тоже годная технология…
                                  –1
                                  Можно и боеголовки МБР тогда уж донацеливать.
                            +1
                            Уже давно придумали, как и термоядерный синтез. Осталось решить пару десятков или сотен инженерных задач.
                            ru.m.wikipedia.org/wiki/Лазер_с_ядерной_накачкой

                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                  Самое читаемое