(CNN) Wanneer de bemande Artemis II-missie eind 2024 langs de maan vliegt, kunnen we video’s van de maan zien als nooit tevoren – allemaal dankzij lasers.
Het Orion-ruimtevaartuig zal in november 2024 bovenop de Space Launch System-raket worden gelanceerd om NASA-astronauten Reid Wiseman, Victor Glover en Christina Koch en Jeremy Hansen van de Canadian Space Agency te vervoeren op een reis van ongeveer 10 dagen langs de maan en terug.
De historische reis naar de maan wordt begeleid door het optische communicatiesysteem Orion Artemis II, of O2O, waarmee Artemis II de eerste bemande maanvlucht is die lasercommunicatietechnologie demonstreert.
Deze afbeelding toont het optische communicatiesysteem Orion Artemis II dat een lasersignaal van het Orion-ruimtevaartuig naar de aarde stuurt.
De O2O-systeem het zal in staat zijn om afbeeldingen en video met hoge resolutie van het maanoppervlak terug te sturen naar de aarde met een downlinksnelheid van maximaal 260 megabits per seconde. De hoge bandbreedte, die ver verwijderd is van de korrelige beelden die 50 jaar geleden tijdens de Apollo-missies werden opgenomen, zou een high-definition weergave van de maan in realtime mogelijk kunnen maken.
Het lasersysteem zal ook procedures, vluchtplannen, spraakberichten en andere communicatie tussen het Orion-ruimtevaartuig en missiecontrole op aarde kunnen verzenden en ontvangen.
“Door nieuwe lasercommunicatietechnologieën te introduceren in de Artemis-missies, geven we onze astronauten meer toegang tot gegevens dan ooit tevoren”, zei O2O-projectmanager Steve Horowitz in een verklaring. “Hoe hoger de datasnelheden, hoe meer informatie onze instrumenten naar de aarde kunnen sturen en hoe meer wetenschap onze maanverkenners kunnen leveren.”
Van oudsher vertrouwt NASA op radiogolven om met ruimtevaartuigen te communiceren en gegevens naar de aarde terug te sturen.
Antennes over de hele wereld ontvangen communicatie van satellieten die radiofrequenties uitzenden die gegevens van en naar verschillende missies vervoeren, zoals het terugsturen van wetenschappelijke gegevens of het verzenden van commando’s van missiecontrole.
De lasers kunnen meer gegevens sneller terugsturen over langere afstanden, zoals wanneer Orion tijdens Artemis II langs de maan vliegt.
Lasers, die zich verplaatsen als onzichtbare stralen, kunnen terabytes aan gegevens in één keer verzenden. Lasercommunicatiesystemen, die ook lichter, veiliger en flexibeler zijn, kunnen de radiogolven aanvullen die bij de meeste NASA-missies worden gebruikt.
Laser in de ruimte
Het begon allemaal in december 2021 met de lancering van NASA’s Laser Communications Relay Demonstration, of LCRD, die in een baan om de aarde werd gelanceerd op ongeveer 22.000 mijl (35.406 kilometer) van de aarde als de eerste test van tweerichtingslasercommunicatie.
Het tweejarige experiment zal de effecten van de atmosfeer van de aarde op lasersignalen onthullen terwijl NASA en andere agentschappen en instellingen de mogelijkheden ervan testen.
Toen kwam de lancering van de TeraByte InfraRed Delivery-satelliet, of TBIRD, in mei 2022. De satelliet ter grootte van een papieren doos biedt downlink-datalinks van 200 gigabit per seconde, de hoogste optische snelheid die NASA ooit heeft bereikt.
“In het verleden hebben we onze instrumenten en ruimtevaartuigen ontworpen rond de beperking van de hoeveelheid gegevens die we vanuit de ruimte naar de aarde kunnen vervoeren of terugsturen”, zei TBIRD-projectmanager Beth Keer in een verklaring. “Met optische communicatie blazen we het zoveel mogelijk uit het water als we kunnen terugbrengen. Het is echt een baanbrekende mogelijkheid.”
Gegevens van het internationale ruimtestation ISS kunnen worden verzameld door ILLUMA-T en naar de Laser Communications Relay Demonstration worden gestuurd voordat ze snel de aarde bereiken.
Dit jaar lanceert NASA de Integrated LCRD Low-Earth User Modem and Amplifier Terminal, of ILLUMA-T, op een SpaceX-bevoorradingsmissie naar het internationale ruimtestation ISS.
De terminal zal lasercommunicatiemogelijkheden naar het ruimtestation brengen, gegevens verzamelen van de honderden experimenten die in het laboratorium in een baan om de aarde zijn uitgevoerd en deze doorgeven aan LCRD met een snelheid van 1,2 gigabit per seconde.
De overdrachtssnelheid is zo snel dat het is alsof je een volledige film in minder dan een minuut downloadt. LCRD kan de gegevens vervolgens verzenden naar grondstations in Hawaï of Californië.
“ILLUMA-T en LCRD zullen samenwerken om het eerste lasersysteem te worden dat een lage baan om de aarde demonstreert in een geostationaire baan over communicatieverbindingen op de grond”, zegt Chetan Sayal, projectmanager voor ILLUMA-T bij het Goddard Space Flight Center in NASA in Greenbelt , Maryland. , in een verklaring.
De LCRD kan worden gebruikt om gegevens van ILLUMA-T naar het internationale ruimtestation ISS naar een grondstation op aarde te sturen, zoals weergegeven in deze afbeelding.
Het testen van lasercommunicatie in een lage baan om de aarde en tussen de maan en de aarde tijdens Artemis II zou kunnen leiden tot toekomstige technologie die extreme afstanden in de ruimte zou kunnen afleggen, zoals de voorbereiding op toekomstige bemande missies naar Mars. Op een dag zouden astronauten ultra HD-video van het oppervlak van Mars kunnen terugsturen.
“We zijn enthousiast over de belofte die lasercommunicatie de komende jaren zal houden”, zegt Badri Younes, associate adjunct-beheerder en programmadirecteur voor ruimtecommunicatie en navigatie op het NASA-hoofdkwartier in een verklaring.
“Deze missies en demonstraties luiden een nieuw decennium van NASA-licht in waarin NASA zal samenwerken met andere overheidsinstanties en de commerciële sector om toekomstige communicatiemogelijkheden voor ruimteverkenning drastisch uit te breiden en levendige en robuuste economische kansen te bieden.”
