Un esperimento rivoluzionario a bordo della navicella spaziale Psyche della NASA ha trasmesso con successo un messaggio laser alla Terra da una distanza record di 16 milioni di chilometri, ben oltre l’orbita lunare. La dimostrazione più lontana di comunicazione ottica nello spazio profondo:
La Deep Space Optical Communications (DSOC) ha inviato un segnale laser codificato con dati di test dal suo punto di osservazione a circa 40 volte la distanza Terra-Luna. Il raggio laser, nel vicino infrarosso, è stato ricevuto dal telescopio Hale presso l’Osservatorio Palomar del Caltech in California. Un passo avanti per le future missioni su Marte e oltre Il DSOC è una dimostrazione tecnologica della durata di due anni che accompagna Psyche nel suo viaggio verso l’omonimo asteroide. Le comunicazioni ottiche, lo ricordiamo, sono già state utilizzate per inviare messaggi dall’orbita terrestre, ma quella appena descritta rappresenta la distanza più lontana finora raggiunta dai raggi laser. In un raggio laser, il fascio di fotoni si muove nella stessa direzione alla stessa lunghezza d’onda. La “prima luce” è stata raggiunta il 14 novembre, grazie a una manovra di precisione che ha visto il ricetrasmettitore laser del DSOC agganciarsi al potente faro laser del JPL.
Verso comunicazioni spaziali ad alta velocità:
“Il raggiungimento della prima luce è uno dei tanti traguardi critici del DSOC nei prossimi mesi, aprendo la strada verso comunicazioni con una velocità di dati più elevata in grado di inviare informazioni scientifiche, immagini ad alta definizione e streaming video a sostegno del prossimo passo da gigante dell’umanità: l’invio di esseri umani su Marte “, ha affermato Trudy Kortes, direttrice delle dimostrazioni tecnologiche per la direzione della missione sulla tecnologia spaziale presso la sede della NASA a Washington.L’esperimento DSOC (Deep Space Optical Communications) della NASA ha così trasmesso un laser nel vicino infrarosso codificato con dati di test da quasi 10 milioni di miglia (16 milioni di chilometri) di distanza – circa 40 volte più lontano della Luna dalla Terra – al telescopio Hale presso l’Osservatorio Palomar di Caltech. nella contea di San Diego, California. Questa è la dimostrazione più lontana mai realizzata delle comunicazioni ottiche. A bordo della navicella spaziale Psyche lanciata di recente , DSOC è configurato per inviare dati di test a larghezza di banda elevata sulla Terra durante la sua 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 demo tecnologica ha raggiunto la “prima luce” nelle prime ore del 14 novembre dopo che il suo ricetrasmettitore laser di volo – uno strumento all’avanguardia a bordo di Psyche in grado di inviare e ricevere segnali nel vicino infrarosso – si è agganciato a un potente faro laser uplink trasmesso dall’Ottico Laboratorio del telescopio per le comunicazioni presso la struttura Table Mountain del JPL vicino a Wrightwood, California. Il faro di uplink ha aiutato il ricetrasmettitore a puntare il laser di downlink verso Palomar (che si trova a 100 miglia, o 130 chilometri, a sud di Table Mountain) mentre i sistemi automatizzati sul ricetrasmettitore e sulle stazioni di terra ne perfezionavano il puntamento.
Un futuro di esplorazione spaziale più connesso:
Questa pietra miliare rappresenta un passo avanti significativo verso l’obiettivo di inviare esseri umani su Marte. Le future missioni spaziali avranno bisogno di sistemi di comunicazione efficienti e ad alta velocità per trasmettere grandi volumi di dati scientifici e immagini. La tecnologia DSOC potrebbe rivoluzionare il modo in cui comunichiamo con le navicelle spaziali in futuro, aprendo la strada a un’esplorazione spaziale più connessa e ricca di informazioni. I dati dei test sono stati inoltre inviati simultaneamente tramite i laser di uplink e downlink, una procedura nota come “chiusura del collegamento” che rappresenta l’obiettivo primario dell’esperimento. Sebbene la dimostrazione tecnologica non trasmetta i dati della missione Psyche, lavora a stretto contatto con il team di supporto alla missione Psyche per garantire che le operazioni DSOC non interferiscano con quelle della navicella spaziale. “Il test di martedì mattina è stato il primo a incorporare completamente le risorse di terra e il ricetrasmettitore di volo, richiedendo ai team operativi DSOC e Psyche di lavorare in tandem”, ha affermato Meera Srinivasan, responsabile delle operazioni DSOC al JPL. “È stata una sfida formidabile e abbiamo ancora molto lavoro da fare, ma per un breve periodo siamo stati in grado di trasmettere, ricevere e decodificare alcuni dati.” Prima di raggiungere questo risultato, il progetto doveva verificare diversi altri traguardi, dalla rimozione della copertura protettiva per il ricetrasmettitore laser di volo all’accensione dello strumento. Nel frattempo, la navicella spaziale Psyche sta effettuando i propri controlli, incluso l’accensione dei suoi sistemi di propulsione e i test sugli strumenti che verranno utilizzati per studiare l’asteroide Psyche quando arriverà lì nel 2028.
Prima luce e primi frammenti:
Dopo il successo della prima luce, il team DSOC lavorerà ora al perfezionamento dei sistemi che controllano il puntamento del laser downlink a bordo del ricetrasmettitore. Una volta raggiunto il traguardo, il progetto potrà iniziare la dimostrazione del mantenimento della trasmissione di dati a larghezza di banda elevata dal ricetrasmettitore a Palomar a varie distanze dalla Terra. Questi dati assumono la forma di bit (le più piccole unità di dati che un computer può elaborare) codificati nei fotoni del laser – particelle quantistiche di luce. Dopo che uno speciale array di rilevatori superconduttori ad alta efficienza rileva i fotoni, vengono utilizzate nuove tecniche di elaborazione del segnale per estrarre i dati dai singoli fotoni che arrivano al telescopio Hale. L’esperimento DSOC mira a dimostrare velocità di trasmissione dati da 10 a 100 volte superiori rispetto ai sistemi di radiofrequenza all’avanguardia utilizzati oggi dai veicoli spaziali. Sia le comunicazioni radio che quelle laser nel vicino infrarosso utilizzano onde elettromagnetiche per trasmettere dati, ma la luce nel vicino infrarosso racchiude i dati in onde significativamente più strette, 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 risoluzione.
“La comunicazione ottica è un vantaggio per scienziati e ricercatori che vogliono sempre di più dalle loro missioni spaziali e consentirà l’esplorazione umana dello spazio profondo”, ha affermato il dottor Jason Mitchell, direttore della divisione Advanced Communications and Navigation Technologies all’interno della Space Communications and Navigation della NASA. programma (SCaN). “Più dati significano più scoperte”. Mentre la comunicazione ottica è stata dimostrata nell’orbita terrestre bassa e verso la Luna , il DSOC è il primo test nello spazio profondo. Come usare un puntatore laser per tracciare una monetina in movimento da un miglio di distanza, puntare 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 grandi distanze: alla distanza massima di Psiche dal nostro pianeta, i fotoni del vicino infrarosso di DSOC impiegheranno circa 20 minuti per tornare indietro (ne hanno impiegati circa 50). secondi per viaggiare da Psiche alla Terra durante il test del 14 novembre). In quel lasso di tempo, sia la navicella spaziale che il pianeta si saranno spostati, quindi i laser di uplink e downlink dovranno adattarsi al cambiamento di posizione. “Raggiungere la prima luce è un risultato straordinario. I sistemi di terra hanno rilevato con successo i fotoni laser dello spazio profondo provenienti dal ricetrasmettitore di volo del DSOC a bordo di Psyche”, ha affermato Abi Biswas, tecnologo del progetto DSOC presso il JPL. “E siamo stati anche in grado di inviare alcuni dati, il che significa che siamo stati in grado di scambiare ‘bit di luce’ da e verso lo spazio profondo.”
Maggiori informazioni sulla missione:
DSOC è l’ultima di una serie di dimostrazioni di comunicazione ottica finanziate dal programma Technology Demonstration Missions ( TDM ) all’interno della direzione della missione per la tecnologia spaziale della NASA e dal programma SCaN all’interno della direzione della missione delle operazioni spaziali dell’agenzia. La missione Psiche è guidata dall’Arizona State University. Il JPL è responsabile della gestione complessiva della missione, dell’ingegneria del sistema, dell’integrazione, dei test e delle operazioni di missione. Psiche è la quattordicesima missione selezionata come parte del Discovery Program della NASA sotto il Science Mission Directorate, gestito dal Marshall Space Flight Center dell’agenzia a Huntsville, in Alabama. Il Launch Services Program della NASA, con sede presso il Kennedy Space Center dell’agenzia, ha gestito il servizio di lancio. Maxar Technologies a Palo Alto, in California, ha fornito il telaio del veicolo spaziale a propulsione elettrica solare ad alta potenza. Per ulteriori informazioni su DSOC, visitare:
https://www.jpl.nasa.gov/missions/dsoc
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