Zamisli da se nalaziš u polupraznom restoranu. Možeš lepo da razgovaraš sa prijateljima, tiho, polako i opušteno. Ali ubrzo počinju da pristižu i drugi gosti i polako nastaje gužva. Nivo buke raste, i ti moraš da vičeš da bi te čuli. Nema gde da se skloniš.
Tako otprilike danas izgleda svetska komunikaciona frekventna mreža. Mobilna telefonija, zabavni strimovi, slanje bezbrojnih podataka, civilni i vojni provajderi, … – svi oni čine neverovatan pritisak na raspoloživi spektar talasnih dužina. U elektromagnetnom spektru, većina Nasinih misija zauzima ono što nazivamo S-bandom (S- delom elektromagnetnog spektra, 2-4 GHz), a komercijalne kompanije u SAD vrše pritisak na svoju državu da im oslobodi nove delove elektromagnetnog spektra.
NASA je uočila problem pre više godina, pa je počela da se bavi otvaranjem novog dela elektromagnetnog spektra, nazvanog Ka-band. Želeći da ubrza protok naučnih podataka sa svojih kosmičkih misija, počela je da razmatra da Ka-band, na 26-40 GHz, postane budući Nasinoj standard u komunikaciji. U poređenju sa S-bandom, Ka-band ima brzinu prenošenja podataka koja je stotinama puta veća.
To je vrlo slično razlici između televizijskih antena koje smo donedavno kačili po zgradama i koje su korišćene za predos frekvenci označenih sa VHF (Very High Frequency), i tanjirastih satelitskih antena koje danas upotrebljavamo i koje koriste mnogo višu frekvencu, 50 puta višu od VHF. Te stare antene su radile na frekvencama koje su mogle da prenesu samo jedna kanal, dok TV antene savremenih tehnologija mogu da prenose stotine emisija do gledalaca.
Ali otvaranje Ka-banda zahteva novu opremu i softver. Inženjeri Nasinog Glenovog istraživačkog centra u Klivlendu i Harisove korporacije na Floridi razvili su radio koji koristi softver koji unapređuje veliki broj Ka-band izvora. Prestižni časopis inovativnih tehnika „R&D Magazine“ prepoznao je njihov dizajn i 2013. ih uvrstio u R&D 100 Award.
“Svaka kosmička misija ima različit set potreba,” kaže Richard C. Reinhart, istraživački direktor Nasinog programa “Space Communications and Navigation”[1] (SCsN Testbed), gde su pomenuti radiji počeli da se koriste od 2013. godine za naučne eksperimente na Međunarodnoj orbitnoj stanici (ISS). NASA je iskoristila ovaj eksperiment za testiranje i demonstraciju komunikacije, umrežavanja i navigacionih tehnologija u izazovnom kosmičkom okruženju.
„Softverski definisan radio (SDR) nam omogućava da aploudujeno novi softver u fardver koji već postoji u kosmosu. Tako smo u stanju da produžavamo misije, rešavamo probleme pa čak i da prilagodimo nove naučne zadatke promenama kroz primenu novog softvera,” dodaje Reinhart.
“Pošto to predstavlja platformu za obradu signala, ili računar sa antenom, u stanju smo da sa Zemlje daunloudujemo novi softver i promenimo ono što je radio do tada obavljao,“ objašnjava Reinhart. „On i dalje radi u Ka delu spektra, ali omogućava nam da pomeramo signal jer elektronika dozvoljava fleksibilnost signala i frekvence. Uz pomoć sistema SCaN Testbed moguće je menjati brzinu slanja podataka od nula do 400 megabita u sekundi.“
“Zašto bi smo to radili? Kada porenemo neku misiju, ona je generalno projektovana tako da tokom čitavog trajanja misije šalje podatke istom brzinom. Ali šta će se dogoriti ako predajnik počne da degradira ili ako otkrijemo neke smetnje? Moći ćemo da smanjimo brzinu našeg komunikacionog sistema koliko želimo i možda produžiti misiju. Možda se antena nije pravilno otvorila; možemo da utvrdimo sa čime raspolažemo i da promenimo softver i prilagodimo ga onom s čim raspolažemo.”
Iako već postoji nekoliko misija koje šalju podatke u Ka-bandu direktno ka Zemaljskim stanicama[2], SCaN radiji predstavlja prvu Nasinu misiju koja je putem Nasine konstelacije satelita relejnog sistema za praćenje i slanje podataka (TDRS) uspela da ostvari prenos. Prednost ovog sistema je u tome što je komunikacija sa Zemljom iz svemira moguća 24 časa dnevno.
Radiji na Ka dužini na SCaN Testbedu biće testirani sve do 2016. godine. “Cilj nam je da dokažemo da je ovakav sistem baziran na softveru moguć a rizici takve konfiguracije u orbiti mali,” kaže Reinfart.
Japanski astronaut Akihiko Hoshide obavlja poslove održavanja na ISS. Antena u pozadini deo je SCaN Testbeda za testirnje softvera na S- i Ka-bandu.
SCaN Testbed, instaliran na ISS, sadrži dva S-band i jedan Ka-band softverska radija, koji će pmpći Nasi da unapredi komunikaciju i navigaciju u kosmosu.
[1] Program započet 2006. koji bi trebalo da sve tri Nasine kosmičke komunikacione mreže [Space Network (SN), Near Earth Network (NEN) i Deep Space Network (DSN)] podvede pod jedan kišobran.
[2] Najnovija misija o kojoj sam pisao a koja koristi inovativni komunikacioni siszem sa Ka-bandom je japanska asteroid-sonda „Hayabusa 2“. NASA koristi istu talasnu dužinu na Marsovom orbiteru MRO.
