NASAL’esperimento di comunicazione ottica nello spazio profondo è il primo a interfacciarsi con il sistema di comunicazione della navicella spaziale Psych e trasmettere dati ingegneristici alla Terra.

A bordo della navicella spaziale Psyche della NASA, la dimostrazione della tecnologia di comunicazione ottica nello spazio profondo dell’agenzia continua a battere i record. Sebbene la navicella spaziale diretta all’asteroide non faccia affidamento sulle comunicazioni ottiche per trasmettere dati, la nuova tecnologia ha dimostrato di essere all’altezza del compito. Dopo essersi interfacciato con il trasmettitore a radiofrequenza di Psych, la demo della comunicazione laser ha inviato una copia dei dati tecnici da 140 milioni di miglia (226 milioni di chilometri), 1 volta e mezzo la distanza tra la Terra e il Sole.

Il risultato offre uno sguardo su come i futuri veicoli spaziali potrebbero utilizzare le comunicazioni ottiche per consentire comunicazioni ad alta velocità di informazioni scientifiche complesse e immagini e video ad alta definizione per supportare il prossimo passo da gigante dell’umanità: l’invio di esseri umani. Martedì.

Questa visualizzazione mostra la posizione della navicella spaziale Psych l’8 aprile quando il ricetrasmettitore laser di volo DSOC ha trasmesso dati a 25 Mbps a una stazione di downlink sulla Terra a più di 140 milioni di miglia di distanza. Credito: NASA/JPL-Caltech

“Durante il lancio dell’8 aprile, abbiamo effettuato il downlink di circa 10 minuti di dati duplicati del veicolo spaziale”, ha affermato Meera Srinivasan, che guida le operazioni del programma presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California. Rappresenta una pietra miliare significativa per il progetto mostrando come funzionano le comunicazioni ottiche può interfacciarsi con un sistema di comunicazione a banda larga.

La tecnologia di comunicazione laser in questa demo è progettata per trasmettere dati dallo spazio profondo da 10 a 100 volte più velocemente dei più sofisticati sistemi di radiofrequenza utilizzati oggi dalle missioni nello spazio profondo.

Dopo il lancio il 13 ottobre 2023, la navicella spaziale è sana e stabile mentre viaggia verso la fascia principale degli asteroidi tra Marte e Marte. Giovedì Per visualizzare il ciclo degli asteroidi.

Supera le aspettative

La dimostrazione delle comunicazioni ottiche della NASA ha mostrato che i dati dei test potevano essere trasmessi dal laser downlink nel vicino infrarosso del ricetrasmettitore laser a bordo a una velocità massima di 267 megabit al secondo (Mbps), una velocità in bit paragonabile alla velocità di download di Internet a banda larga.

Ciò è stato raggiunto l’11 dicembre 2023, quando l’esperimento ha trasmesso sulla Terra un video ad altissima definizione di 15 secondi da 19 milioni di miglia (31 milioni di chilometri, o circa 80 volte la distanza Terra-Luna). Video con altri dati sperimentali, comprese le versioni digitali dell’Arizona State University Psicologicamente indotto L’opera d’arte è stata caricata sul ricetrasmettitore laser dell’aereo prima del lancio di Psych dello scorso anno (vedi immagine sotto).

Il ricetrasmettitore laser di volo dimostrativo della tecnologia Deep Space Optical Communications (DSOC) è stato mostrato al Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California nell’aprile 2021, prima di essere installato all’interno del suo involucro scatolare e quindi integrato nella navicella spaziale Psyche della NASA. Il ricetrasmettitore è costituito da un trasmettitore laser nel vicino infrarosso per trasmettere dati ad alta velocità alla Terra e da una fotocamera sensibile per il conteggio dei fotoni per ricevere dati a bassa velocità trasmessi da terra. Il ricetrasmettitore è montato su un insieme di montanti e attuatori – mostrato in questa foto – che stabilizza l’ottica dalle vibrazioni del veicolo spaziale. Credito: NASA/JPL-Caltech

Ora che la navicella spaziale è più di sette volte più lontana, la velocità con cui può trasmettere e ricevere dati è ridotta come previsto. Durante il test dell’8 aprile, la navicella spaziale ha trasmesso i dati di prova a una velocità massima di 25 Mbps, superando l’obiettivo del programma di dimostrare che a quella distanza era possibile almeno 1 Mbps.

Il team del progetto ha ordinato al ricetrasmettitore di trasmettere otticamente i dati generati dall’anima. Mentre Psiche inviava dati al Deep Space Network (DSN) della NASA tramite la sua radiofrequenza, il sistema di comunicazione ottica trasmetteva simultaneamente una parte degli stessi dati al telescopio Hale presso il laboratorio Palomar di Caltech nella contea di San Diego, in California, il primo della tecnologia demo. Stazione terrestre di downlink.

“Dopo aver ricevuto i dati da DSN e Palomar, abbiamo verificato i dati ottici downlinkati. JPL”, ha affermato Ken Andrews, responsabile delle operazioni di volo del programma presso il JPL. “Una piccola quantità di dati è stata conservata in un breve periodo di tempo, ma il fatto che lo stiamo facendo ora supera tutte le nostre aspettative.”

Divertimento con i laser

Dopo il lancio di Psych, la demo delle comunicazioni ottiche è stata utilizzata per effettuare il downlink dei dati caricati inizialmente. Video del gatto che bussa. Da allora, il progetto ha dimostrato di poter ricevere dati dal ricetrasmettitore Laser uplink ad alta potenza presso lo stabilimento JPL di Table Mountain vicino a Wrightwood, in California. Come dimostrato dal progetto in un recente “esperimento di inversione di tendenza”, i dati possono essere trasmessi al ricetrasmettitore e ritrasmessi alla Terra la stessa notte.

L’esperimento ha inviato i dati dei test, nonché le foto digitali degli animali domestici, a Psych. Ha estratto grandi quantità di dati tecnici di TechDemo per studiare le caratteristiche della connettività delle comunicazioni ottiche.

“Abbiamo imparato molto su quanto lontano possiamo spingere il sistema quando il cielo è sereno Tempeste A volte ha interrotto le operazioni sia a Table Mountain che a Palomar”, ha affermato Ryan Rogalin, responsabile dell’elettronica del ricevitore del programma al JPL. (Mentre le comunicazioni in radiofrequenza possono funzionare nella maggior parte delle condizioni meteorologiche, le comunicazioni ottiche richiedono cieli relativamente sereni per trasmettere dati a larghezza di banda elevata.)

La Deep Space Station 13 presso il Goldstone Campus della NASA in California, parte della Deep Space Network dell’agenzia, è un’antenna sperimentale dotata di un terminale ottico. Innanzitutto, la prova di questo concetto ha ricevuto contemporaneamente sia la radiofrequenza che i segnali laser dallo spazio profondo. Credito: NASA/JPL-Caltech

JBL ha recentemente condotto un esperimento presso il Goldstone Deep Space Communications Complex di DSN a Barstow, in California, combinando un’antenna sperimentale in radiofrequenza ottica e un rilevatore sulla Table Mountain per ricevere lo stesso segnale in concerto. “Correre” tra più stazioni di terra per riflettere un grande ricevitore può aiutare a potenziare il segnale dello spazio profondo. Questa strategia è utile anche se una stazione di terra viene forzata offline a causa delle condizioni meteorologiche; Altre stazioni potrebbero ancora ricevere il segnale.

Maggiori informazioni sulla missione

La dimostrazione, gestita dal JPL, è l’ultima di una serie di esperimenti di comunicazione ottica finanziati dal programma Technology Demonstration Missions (TDM) sotto la direzione della tecnologia spaziale della NASA. È supportato lo sviluppo di ricetrasmettitori laser per aerei con Lincoln Laboratory, L3 Harris, CACI, First Mode e Controlled Dynamics Inc. e Fibertek, Coherent e Dotfast supportano i sistemi di terra. Parte della tecnologia è stata sviluppata attraverso il programma di ricerca sull’innovazione per piccole imprese della NASA.

L’Arizona State University sta guidando il lavoro di psicologia. Il JPL è responsabile della gestione complessiva della missione, dell’ingegneria dei sistemi, dell’integrazione e dei test e delle operazioni della missione. Psiche è la quattordicesima missione selezionata come parte del programma Discovery della NASA sotto la direzione delle operazioni scientifiche, gestito dal Marshall Space Flight Center dell’agenzia a Huntsville, in Alabama. Il servizio di lancio è stato gestito dal Launch Services Program della NASA presso il Kennedy Space Center dell’agenzia in Florida. Maxar Technologies ha fornito il telaio della navicella spaziale ad alta potenza a energia solare proveniente da Palo Alto, in California.