Πρόσφατα, προκειμένου να βελτιωθείΔιαστημικές επικοινωνίες της NASAδυνατότητες, η NASA σχεδιάζει να στείλει μια επίδειξη τεχνολογίας που ονομάζεται Integrated LCRD Low Earth Orbit User Modem and Amplifier Terminal (ILLUMA-T) στον διαστημικό σταθμό το 2023. Μαζί, το ILLUMA-T και το Laser Communications Relay Demonstration (LCRD) που εκτοξεύτηκε τον Δεκέμβριο του 2021, θα ολοκληρώσει το πρώτο αμφίδρομο, από άκρο σε άκρο σύστημα ρελέ λέιζερ της NASA.
Πλεονεκτήματα των Συστημάτων Επικοινωνίας Laser
Τα συστήματα επικοινωνίας λέιζερ χρησιμοποιούν αόρατο υπέρυθρο φως για την αποστολή και λήψη πληροφοριών με πολύ υψηλότερους ρυθμούς δεδομένων. Ενώ το αρχικό σύστημα ραδιοσυχνοτήτων χρειάστηκε περίπου εννέα εβδομάδες για να στείλει έναν πλήρη χάρτη του Άρη πίσω στη Γη, χρειάστηκαν περίπου εννέα ημέρες χρησιμοποιώντας λέιζερ. Έτσι, με υψηλότερους ρυθμούς δεδομένων, η αποστολή μπορεί να στείλει περισσότερες εικόνες και βίντεο στη Γη σε μία μόνο μετάδοση. Μόλις εγκατασταθεί στον διαστημικό σταθμό, το ILLUMA-T θα δείξει τα οφέλη των υψηλότερων ρυθμών μεταφοράς δεδομένων για τις αποστολές LEO. Οι επικοινωνίες λέιζερ παρέχουν μεγαλύτερη ευελιξία στην αποστολή και έναν γρήγορο τρόπο πρόσβασης σε δεδομένα από το διάστημα. Η NASA ενσωματώνει αυτήν την τεχνολογία σε επιδείξεις κοντά στη Γη, σελήνη και βαθύ διάστημα.
Εκτός από τα πλεονεκτήματα των ταχύτερων ρυθμών δεδομένων, τα συστήματα λέιζερ προσφέρουν επίσης βασικά πλεονεκτήματα στο σχεδιασμό διαστημικών σκαφών λόγω του μικρότερου βάρους τους και της μειωμένης κατανάλωσης ενέργειας. Το ILLUMA-T, το οποίο είναι περίπου στο μέγεθος ενός τυπικού ψυγείου, θα ασφαλιστεί σε μια εξωτερική μονάδα στον διαστημικό σταθμό για επιδείξεις μέσω του LCRD. Επί του παρόντος, το LCRD επιδεικνύει τα οφέλη του ρελέ λέιζερ σε γεωσύγχρονη τροχιά (22,000 μίλια από τη Γη) για να βελτιώσει περαιτέρω τις δυνατότητες λέιζερ της NASA με τη μετάδοση δεδομένων και τη διεξαγωγή πειραμάτων μεταξύ των δύο επίγειων σταθμών. Μόλις το ILLUMA-T εισέλθει στο σταθμό, το τερματικό θα στείλει δεδομένα υψηλής ανάλυσης, συμπεριλαμβανομένων εικόνων και βίντεο, στο LCRD με ρυθμό 1.200 megabit ανά δευτερόλεπτο. Στη συνέχεια, τα δεδομένα θα σταλούν από το LCRD σε επίγειους σταθμούς στη Χαβάη και την Καλιφόρνια. Αυτή η επίδειξη θα δείξει πώς οι επικοινωνίες λέιζερ μπορούν να ωφελήσουν τις αποστολές NEO.
Το ILLUMA-T εκτοξεύεται ως το ωφέλιμο φορτίο για την 29η αποστολή Υπηρεσιών Εμπορικού Ανεφοδιασμού της SpaceX για τη NASA. Κατά τη διάρκεια των πρώτων δύο εβδομάδων μετά την εκτόξευση, το ILLUMA-T θα αφαιρεθεί από τον κορμό του διαστημικού σκάφους Dragon και θα εγκατασταθεί στο Ιαπωνικό Experiment Module Exposure Facility (JEM-EF) του διαστημικού σταθμού. Μόλις εγκατασταθεί το ωφέλιμο φορτίο, η ομάδα ILLUMA-T θα πραγματοποιήσει αρχικές δοκιμές και ελέγχους σε τροχιά. Μόλις ολοκληρωθεί αυτό, η ομάδα θα πιέσει προς το πρώτο φως του ωφέλιμου φορτίου - ένα σημαντικό ορόσημο για την αποστολή, το οποίο θα μεταδώσει το πρώτο φως λέιζερ στο LCRD μέσω του οπτικού τηλεσκοπίου του. Μόλις εμφανιστεί το πρώτο φως, τα πειράματα μετάδοσης δεδομένων και επικοινωνίας με λέιζερ θα ξεκινήσουν και θα συνεχιστούν καθ' όλη τη διάρκεια της προγραμματισμένης αποστολής.
Δοκιμές λέιζερ σε διαφορετικά σενάρια
Στο μέλλον, οι επιχειρησιακές επικοινωνίες λέιζερ θα συμπληρώνουν τα συστήματα ραδιοσυχνοτήτων, στα οποία εξακολουθούν να βασίζονται πολλές διαστημικές αποστολές για τη μετάδοση δεδομένων πίσω στη Γη. Ενώ το ILLUMA-T δεν είναι η πρώτη αποστολή που δοκιμάζει επικοινωνίες λέιζερ στο διάστημα, φέρνει τη NASA ένα βήμα πιο κοντά στην πρακτική εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας.
Εκτός από το LCRD, οι προκάτοχοι του ILLUMA-T περιλαμβάνουν το 2022 TeraByte InfraRed Delivery System, το οποίο αυτή τη στιγμή δοκιμάζει τις επικοινωνίες λέιζερ σε ένα μικρό CubeSat σε τροχιά κοντά στη Γη, και το Lunar Laser Communications Demonstration, το οποίο, κατά τη διάρκεια του Lunar Atmosphere Dust 2014 και Αποστολή εξερευνητή, έστειλε δεδομένα μεταξύ σεληνιακής τροχιάς και Γης. και το οπτικό ωφέλιμο φορτίο Lasercomm Science 2017, το οποίο απέδειξε πώς οι επικοινωνίες λέιζερ μπορούν να επιταχύνουν τη ροή πληροφοριών μεταξύ της Γης και του διαστήματος σε σύγκριση με τα ραδιοσήματα.
Η δοκιμή της ικανότητας των επικοινωνιών λέιζερ να παράγουν υψηλότερους ρυθμούς μεταφοράς δεδομένων σε διάφορα σενάρια θα βοηθήσει την αεροδιαστημική κοινότητα να βελτιώσει περαιτέρω τις δυνατότητες για μελλοντικές αποστολές στη Σελήνη, τον Άρη και το βαθύ διάστημα.
