Die Raumsonde Psyche der NASA übermittelte erfolgreich Daten an eine Bodenstation in einer Entfernung, die 40 Mal größer ist als die Distanz zwischen Erde und Mond.
Die Raumsonde Psyche mit dem goldbeschichteten Fluglaser-Transceiver von DSOC in der Anlage von Astrotech Space Operations im Dezember 2022. Foto: NASA/Ben Smegelsky
Das DSOC-Experiment auf der Raumsonde Psyche der NASA stellte einen neuen Rekord für optische Kommunikation auf, indem es ein Nahinfrarot-Lasersignal mit experimentellen Daten über eine Entfernung von 16 Millionen Kilometern an das Hale-Teleskop am Palomar-Observatorium im San Diego County in Kalifornien übertrug, berichtete Interesting Engineering am 17. November. Mit der 40-fachen Entfernung zwischen der Erde und dem Mond handelt es sich um die bisher am weitesten entfernte Demonstration dieser Technologie.
Die Raumsonde Psyche startete im Oktober mit dem Ziel ins All, den Asteroiden 16 Psyche zu untersuchen. Das DSOC-Experiment an Bord soll Datenübertragungsgeschwindigkeiten demonstrieren, die zehn- bis hundertmal höher sind als die Hochfrequenzsysteme, die derzeit von Raumfahrzeugen verwendet werden.
Sowohl Nahinfrarot-Laser als auch Funkkommunikation nutzen elektromagnetische Wellen zur Datenübertragung. Nahinfrarotlicht hingegen bündelt die Daten in viel engere Wellen, sodass die Bodenstation mehr Daten empfangen kann. Dies ist für zukünftige robotische oder bemannte Erkundungsmissionen nützlich und unterstützt außerdem wissenschaftliche Instrumente mit höherer Auflösung.
Das Experiment erreichte am 14. November einen wichtigen Meilenstein, als sich der Fluglaser-Transceiver an Bord von Psyche auf einen Uplink-Lasersender erfasste, der vom Optical Communications Telescope Laboratory der Jet Propulsion Laboratory (JPL) Table Mountain Facility in der Nähe von Wrightwood, Kalifornien, ausgesendet wurde. Der Uplink-Lasersender weist den Transceiver an, den Downlink-Laser auf Palomar (130 km südlich des Tafelbergs) auszurichten. Automatische Systeme an den Sende- und Empfangsgeräten sowie den Bodenstationen passen zudem deren Ausrichtung an.
„Dies ist einer von vielen wichtigen Meilensteinen für DSOC in den kommenden Monaten. Er ebnet den Weg für eine Kommunikation mit höherer Datenrate, mit der wissenschaftliche Informationen sowie hochauflösende Bilder und Videos übertragen werden können, und unterstützt den nächsten großen Schritt der Menschheit: die Entsendung von Menschen zum Mars“, sagte Trudy Kortes, Leiterin der Technologiedemonstrationen am NASA-Hauptquartier in Washington.
„Der Test vom 14. November war der erste, bei dem die Bodeninstrumente und Flugtransceiver vollständig integriert wurden. Dafür mussten die DSOC- und Psyche-Betriebsteams zusammenarbeiten. Es war eine große Herausforderung und wir haben noch viel zu tun, aber in kurzer Zeit konnten wir einige Daten senden, empfangen und dekodieren“, sagte Meera Srinivasan, Leiterin des DSOC-Betriebsteams am JPL.
Optische Kommunikation wurde bereits in niedrigen Erdumlaufbahnen und bis zum Mond demonstriert, doch DSOC ist das erste Experiment im Weltraum. Um einen Laserstrahl über Millionen von Kilometern zu strahlen, ist eine äußerst präzise Zielerfassung erforderlich.
Bei dem Experiment musste auch die Zeit berücksichtigt werden, die das Licht für die Reise von der Raumsonde zur Erde benötigt. Bei der größten Entfernung zwischen Psyche und der Erde benötigen die Nahinfrarot-Photonen des DSOC für den Hin- und Rückweg etwa 20 Minuten (beim Test vom 14. November betrug die Reisezeit von Psyche zur Erde etwa 50 Sekunden). Während dieser Zeit bewegten sich sowohl die Raumsonde als auch der Planet, sodass sich auch die Uplink- und Downlink-Laser an die Positionsänderung anpassen mussten.
Thu Thao (laut Interesting Engineering )
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