Lansata in aceasta vara, demonstratia cu releu de comunicatii laser (LCRD) a NASA va prezenta puterile dinamice ale tehnologiilor de comunicatii laser. Odata cu prezenta umana si robotica din ce in ce mai mare a NASA in spatiu, misiunile pot beneficia de un nou mod de a ,,vorbi” cu Pamantul.
De la inceputul zborului spatial in anii 1950, misiunile NASA au folosit comunicatiile cu frecventa radio pentru a trimite date catre si din spatiu. Comunicatiile laser, cunoscute si sub numele de comunicatii optice, vor imputernici misiunile cu capacitati de date fara precedent.
De ce lasere?
Pe masura ce instrumentele stiintifice evolueaza pentru a capta date de inalta definitie precum video 4K, misiunile vor avea nevoie de modalitati accelerate de a transmite informatii pe Pamant. Cu ajutorul comunicatiilor cu laser, NASA poate accelera semnificativ procesul de transfer de date si permite mai multe descoperiri.
Comunicatiile laser vor permite de 10 pana la 100 de ori mai multe date transmise inapoi pe Pamant decat sistemele actuale de frecventa radio. Ar fi nevoie de aproximativ noua saptamani pentru a transmite o harta completa a lui Marte inapoi pe Pamant cu sistemele actuale de frecventa radio. Cu laserele, ar dura aproximativ noua zile.
In plus, sistemele de comunicatii laser sunt ideale pentru misiuni, deoarece au nevoie de mai putin volum, greutate si putere. Mai putina masa inseamna mai mult spatiu pentru instrumentele stiintifice si mai putina putere inseamna mai putina evacuare a sistemelor de putere ale navelor spatiale. Toate acestea sunt considerente importante pentru NASA atunci cand proiecteaza si dezvolta concepte de misiune.
,,LCRD va demonstra toate avantajele utilizarii sistemelor laser si ne va permite sa invatam cum sa le folosim cel mai bine din punct de vedere operational”, a declarat cercetatorul principal David Israel de la Goddard Space Flight Center NASA din Greenbelt, Maryland. „Cu aceasta capacitate dovedita in continuare, putem incepe sa implementam comunicatii laser in mai multe misiuni, facandu-l o modalitate standardizata de a trimite si primi date.”
Cum functioneaza
Atat undele radio, cat si lumina infrarosie sunt radiatii electromagnetice cu lungimi de unda in diferite puncte ale spectrului electromagnetic. La fel ca undele radio, lumina infrarosie este invizibila pentru ochiul uman, dar o intalnim in fiecare zi cu lucruri precum telecomandele televizorului si lampile de caldura.
Misiunile isi moduleaza datele pe semnalele electromagnetice pentru a traversa distantele dintre navele spatiale si statiile terestre de pe Pamant. Pe masura ce comunicatia se deplaseaza, undele se raspandesc.
Lumina infrarosie utilizata pentru comunicatiile laser difera de undele radio, deoarece lumina infrarosie impacheteaza datele in unde semnificativ mai stranse, ceea ce inseamna ca statiile de la sol pot primi mai multe date simultan. In timp ce comunicatiile laser nu sunt neaparat mai rapide, mai multe date pot fi transmise intr-un singur link descendent.
Terminalele de comunicatii cu laser din spatiu utilizeaza latimi mai mici ale fasciculului decat sistemele de frecventa radio, oferind ,,amprente” mai mici, care pot reduce la minimum interferentele sau imbunatati securitatea prin reducerea drastica a zonei geografice in care cineva ar putea intercepta o legatura de comunicatii. Cu toate acestea, un telescop cu comunicatii laser care indica o statie terestra trebuie sa fie exact atunci cand difuzeaza de la mii sau milioane de mile distanta. O abatere de chiar o fractiune de grad poate duce la lipsa completa a tintei de catre laser. La fel ca un fundas care arunca un fotbal catre un receptor, fundasul trebuie sa stie unde sa trimita fotbalul, adica semnalul, astfel incat receptorul sa poata prinde mingea cu pasul. Inginerii de comunicatii laser ai NASA au conceput misiuni laser complexe pentru a se asigura ca aceasta conexiune se poate intampla.
Situat pe orbita geosincrona , la aproximativ 22.000 de mile deasupra Pamantului, LCRD va putea sprijini misiuni in regiunea apropiata a Pamantului. LCRD isi va petrece primii doi ani testand capabilitatile de comunicatii laser cu numeroase experimente pentru a rafina tehnologiile laser in continuare, sporind cunostintele noastre despre potentiale aplicatii viitoare.
Faza experimentala initiala a LCRD va valorifica statiile terestre ale misiunii din California si Hawaii, statiile de sol optice 1 si 2, ca utilizatori simulati. Acest lucru va permite NASA sa evalueze tulburarile atmosferice ale laserelor si sa practice practicarea suportului de comutare de la un utilizator la altul. Dupa faza experimentului, LCRD va trece la misiuni spatiale de sprijin, trimiterea si primirea de date catre si de la sateliti prin lasere cu infrarosu pentru a demonstra beneficiile unui sistem de releu de comunicatii laser.
Primul utilizator in spatiu al LCRD va fi terminalul amplificator (ILLUMA-T), care va fi lansat la Statia Spatiala Internationala in 2022. Terminalul va primi date stiintifice de inalta calitate. de la experimente si instrumente la bordul statiei spatiale si apoi transferati aceste date la LCRD la 1,2 gigati pe secunda. LCRD il va transmite apoi catre statiile terestre la aceeasi rata.
