La Deep Space Optical Communications della NASA invia e riceve dati da molto lontano per la prima volta

DSOC, un esperimento che potrebbe cambiare il modo in cui comunicano i veicoli spaziali, ha raggiunto la “prima luce” inviando per la prima volta dati tramite laser da e verso la Luna. L’esperimento DSOC (Deep Space Optical Communications) della NASA ha inviato un laser nel vicino infrarosso codificato con dati di test da circa 10 milioni di miglia di distanza, circa 40 volte più lontano dalla Luna che dalla Terra, al telescopio Hale dell’Osservatorio Palomar di Caltech nella contea di San Diego. La California è esplosa. Questa è la visualizzazione più lontana di comunicazioni ottiche mai vista.

A bordo della navicella spaziale Psyche appena lanciata, DSOC è destinato a trasmettere dati di test ad alta larghezza di banda alla Terra durante la dimostrazione tecnologica di due anni mentre Psyche viaggia verso la fascia principale degli asteroidi tra Marte e Giove. Il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California gestisce sia DSOC che Psyche.

La dimostrazione tecnologica ha raggiunto la “prima luce” nelle prime ore del 14 novembre dopo che un ricevitore laser, uno strumento avanzato a bordo di Psyche in grado di inviare e ricevere segnali nel vicino infrarosso, collegato a un potente faro laser trasmesso dall’Optical Communications Telescope Laboratory presso il Impianto di Table Mountain, presso il Jet Propulsion Laboratory vicino a Wrightwood, California. Il faro di uplink ha aiutato il ricetrasmettitore a dirigere il laser di downlink verso Palomar (situato a 80 miglia a sud di Table Mountain) mentre i sistemi automatizzati sul ricetrasmettitore e sulle stazioni di terra regolavano con precisione il puntamento.

Raggiungere la prima luce è uno dei tanti traguardi importanti per DSOC nei prossimi mesi, aprendo la strada a comunicazioni con velocità di dati più elevate in grado di trasmettere informazioni scientifiche, immagini ad alta definizione e streaming video per supportare il prossimo grande passo dell’umanità: inviare esseri umani su Marte. ha affermato Trudy Curtis, responsabile della dimostrazione tecnologica presso la sede della NASA a Washington.

I dati dei test sono stati trasmessi simultaneamente anche tramite laser uplink e downlink, una procedura nota come “chiusura del collegamento” che è l’obiettivo principale dell’esperimento. Sebbene la dimostrazione tecnologica non trasmetta dati di missione da Psyche, lavora a stretto contatto con il team di supporto alla missione di Psyche per garantire che le operazioni DSOC non interferiscano con le operazioni del veicolo spaziale.

“Il test di martedì mattina è stato il primo in cui l’equipaggiamento di terra e il ricetrasmettitore di volo erano completamente integrati, richiedendo ai team operativi DSOC e Psyche di lavorare insieme”, ha affermato Meera Srinivasan, responsabile delle operazioni DSOC al JPL. “È stata una grande sfida e abbiamo ancora molto lavoro da fare, ma per un breve periodo siamo stati in grado di inviare, ricevere e decrittografare i dati.”

Questo traguardo ha richiesto al progetto di completare una serie di altri traguardi, dalla rimozione della copertura protettiva del ricetrasmettitore laser all’accensione del dispositivo. Nel frattempo, la navicella spaziale Psyche sta conducendo i propri controlli, inclusa l’attivazione dei suoi sistemi di propulsione e degli strumenti di test che verranno utilizzati per studiare l’asteroide Psyche quando arriverà lì nel 2028.

Prima luce e prime parti

Dopo il successo di First Light, il team DSOC lavorerà ora per migliorare i sistemi che controllano il puntamento del laser downlink a bordo del ricetrasmettitore. Una volta realizzato ciò, il progetto potrà iniziare una dimostrazione del mantenimento della trasmissione di dati a larghezza di banda elevata dal ricetrasmettitore a Palomar a varie distanze dalla Terra. Questi dati sono sotto forma di bit (le più piccole unità di dati che un computer può elaborare) codificati in fotoni laser, particelle quantistiche di luce. Dopo che uno speciale rilevatore superconduttore altamente efficiente ha rilevato i fotoni, vengono utilizzate nuove tecniche di elaborazione del segnale per estrarre i dati dai singoli fotoni che arrivano al telescopio Hale.

L’obiettivo dell’esperimento DSOC è dimostrare velocità di trasferimento dati da 10 a 100 volte più veloci rispetto ai moderni sistemi a radiofrequenza attualmente utilizzati dai veicoli spaziali. Sia la radio laser che le comunicazioni nel vicino infrarosso utilizzano onde elettromagnetiche per trasmettere dati, ma la luce nel vicino infrarosso racchiude i dati in onde più compatte, consentendo alle stazioni di terra di ricevere più dati. Ciò aiuterà le future missioni di esplorazione umana e robotica e supporterà strumenti scientifici ad alta precisione.

“Le comunicazioni ottiche saranno un vantaggio per scienziati e ricercatori che vogliono sempre di più dalle loro missioni spaziali e consentiranno l’esplorazione umana dello spazio profondo”, afferma il Dr. Jason Mitchell, direttore della divisione Advanced Communications and Navigation Technologies del programma Space Communications and Navigation (SCaN) della NASA. “Più dati significano più scoperte”. Sebbene le comunicazioni ottiche siano già state dimostrate nell’orbita terrestre e sulla Luna, il DSOC è il primo test nello spazio profondo. Proprio come si utilizza un puntatore laser per tracciare una moneta in movimento a un miglio di distanza, dirigere un raggio laser su milioni di miglia richiede un “puntamento” estremamente preciso.

La dimostrazione deve anche compensare il tempo impiegato dalla luce per viaggiare dalla navicella spaziale alla Terra su enormi distanze: alla distanza massima tra Psiche e il nostro pianeta, i fotoni del vicino infrarosso DSOC impiegherebbero circa 20 minuti per tornare (fino al 14 novembre). Nel test, ci sono voluti circa 50 secondi per viaggiare da Psiche alla Terra). Durante quel periodo, sia l’astronave che il pianeta si sono mossi, quindi i laser di uplink e downlink devono adattarsi al cambiamento di posizione.

“Raggiungere la prima luce è un risultato straordinario. I sistemi terrestri hanno rilevato con successo fotoni laser dello spazio profondo da un ricevitore di volo DSOC a bordo di Psyche”, ha affermato Abi Biswas, tecnologo del progetto DSOC presso il JPL. “Siamo stati anche in grado di trasmettere dati, il che significa che potevamo scambiare “bit ottici” da e verso lo spazio profondo”.

DSOC è l’ultima di una serie di dimostrazioni di comunicazioni ottiche finanziate dalla Direzione della missione per la tecnologia spaziale della NASA e dal programma SCaN (Space Communications and Navigation) all’interno della Direzione della missione per le operazioni spaziali dell’agenzia.

fonte: NASA