Die NASA hat bekannt gegeben, dass es ihrem optischen Kommunikationssystem gelungen ist, Informationen in einer Entfernung von 226 Millionen Kilometern von unserem Planeten zu übertragen. Es handelt sich um eine technologische Demonstration, die der Weltraumforschung in den kommenden Jahren einen großen Sprung ermöglichen wird …
Das optische Kommunikationssystem der NASA ist sehr robust
An Bord der Psyche-Sonde hat die NASA eine Technologiedemonstration des Deep Space Optical Communications System installiert und bricht weiterhin Rekorde. Die Raumsonde, die auf den gleichnamigen Asteroiden zusteuert, nutzt keine optische Kommunikation zum Senden von Daten, aber neue Technologien haben bewiesen, dass sie dieser Herausforderung gewachsen sind. Nach der Verbindung mit dem Hochfrequenzsender sendete die Laserkommunikationsdemonstration eine Kopie der technischen Daten aus einer Entfernung von 226 Millionen Kilometern.
Das heißt, aus einer Entfernung von 1,5 AE (Astronomische Einheiten), dem Anderthalbfachen der durchschnittlichen Entfernung zwischen der Erde und der Sonne. Diese Errungenschaft ist eine Gelegenheit zu verstehen, wie Schiffe in Zukunft optische Kommunikation nutzen könnten, die eine höhere Entfernung ermöglicht Geschwindigkeitskommunikation. Dadurch können komplexe wissenschaftliche Informationen mit höherer Geschwindigkeit übertragen und hochauflösende Bilder und Videos übertragen werden. All dies wird als Unterstützung für das nächste große Ziel der NASA dienen: irgendwann im nächsten Jahrzehnt Menschen zum Mars zu schicken.
Das Team erklärte, dass es während eines Durchgangs am 8. April etwa zehn Minuten doppelte Daten von der Sonde heruntergeladen habe. Bis dahin beschränkten sie sich auf das Senden und Empfangen von Diagnose- und Testdaten im Zusammenhang mit Psyche. Dieser Meilenstein stellt einen wichtigen Schritt dar, um zu zeigen, dass das optische Kommunikationssystem mit dem Hochfrequenzkommunikationssystem eines Schiffes verbunden werden kann. In dieser Demonstration ist die Laserkommunikationstechnologie darauf ausgelegt, Daten aus dem Weltraum zu übertragen.
Viel höhere Datenübertragungsrate als erwartet
Konkret wurde es mit einer Datenübertragungsrate entwickelt, die 10 bis 100 Mal höher ist als die der besten Hochfrequenzsysteme, die heute in Weltraummissionen eingesetzt werden. Nach ihrem Start am 13. Oktober 2023 ist die Psyche-Sonde in gutem Zustand und setzt ihre Reise in Richtung des Asteroiden Psyche fort, der sich im Asteroidengürtel zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter befindet. Die Demonstration des optischen Kommunikationssystems der NASA ist ein Erfolg.
Es hat sich gezeigt, dass es Testdaten mit einer maximalen Geschwindigkeit von 267 Megabit pro Sekunde (Mbps) übertragen kann. Dies ist eine Bandbreite, die mit der Download-Geschwindigkeit von Breitband-Internet vergleichbar ist (ca. 34 Mbit/s). Diese Geschwindigkeit wurde am 11. Dezember 2023 erreicht, als das Experiment ein 15 Sekunden langes, ultrahochauflösendes Video der Erde aus einer Entfernung von 31 Millionen Kilometern sendete. Oder, was dasselbe ist, das 80-fache der Entfernung zwischen Erde und Mond. Jetzt ist das Schiff siebenmal weiter entfernt.
Dies wirkt sich natürlich auf die Datenübertragungsrate aus und bei dieser Entfernung betrug die maximale Geschwindigkeit 25 Mbit/s (ca. 3 Mbit/s). Etwas, das das Ziel, aus dieser Entfernung eine Geschwindigkeit von mindestens 1 Mbit/s zu erreichen, bei weitem übertrifft. Das Projektteam forderte die Raumsonde außerdem auf, von Psyche erzeugte Daten über das optische System zu senden. Während die Psyche-Sonde ihre Daten über den Hochfrequenzkanal an das Deep Space Network sendete, sendete das optische System gleichzeitig einen Teil dieser Daten an das Hale-Teleskop (in Kalifornien), wo sich die Hauptstation des Experiments befindet .
Die Leistung ist sehr gut
Nachdem sie die Daten beider Standorte erhalten hatten, konnten sie überprüfen, ob alles in Ordnung war, und erklären, dass ihre Erwartungen weit übertroffen wurden. Bisher war das Team darauf beschränkt, Daten zu senden, die bereits zuvor in das Instrument des Raumfahrzeugs geladen worden waren. Es ist erwiesen, dass es sogar möglich ist, Daten in derselben Nacht zu senden und zu empfangen. Das Experiment umfasste das Senden von Testdaten und Bildern an Psyche und zurück zur Erde. Sie haben auch große Mengen technischer Daten von der Demo selbst heruntergeladen.
Der negative Aspekt ist vielleicht, dass das Wetter ein wichtigerer Faktor ist. Die Funkkommunikation funktioniert bei den meisten Wetterbedingungen. Für die optische Kommunikation ist jedoch ein relativ klarer Himmel erforderlich, um Informationen mit ähnlichen Geschwindigkeiten wie Breitband übertragen zu können. Das Jet Propulsion Laboratory hat außerdem ein Experiment durchgeführt, bei dem verschiedene Empfänger kombiniert wurden, um einen viel größeren Empfänger nachzuahmen. Dadurch kann die Leistung eines Weltraumsignals erhöht werden.
Diese Strategie ist nützlich, wenn das Wetter eine Abschaltung einer der Stationen erzwingt, da der Rest das Signal empfangen kann. Wie dem auch sei, obwohl es sich immer noch um eine technologische Demonstration handelt, stehen wir vor einem sehr interessanten Experiment. Wenn alles gut läuft (und im Moment klappt das), wird es nicht viele Jahre dauern, bis es in viele Missionen integriert wird. Mit einer höheren Datenübertragungsrate können wir uns nur vorstellen, welche Daten, Bilder und Videos wir von Orten wie dem Mars empfangen könnten …
Verweise: TOPF
