NASA stellt optischen Kommunikationsrekord in 16 Millionen Kilometer Entfernung auf

Die Raumsonde Psyche der NASA übertrug erfolgreich Daten an eine Bodenstation in einer Entfernung, die 40-mal größer ist als die Entfernung zwischen Erde und Mond.

Die Raumsonde Psyche mit dem goldbeschichteten Fluglaser-Transceiver des DSOC in der Astrotech Space Operations-Anlage im Dezember 2022. Foto: NASA/Ben Smegelsky

Das DSOC-Experiment auf der NASA-Raumsonde Psyche stellte einen neuen Rekord für optische Kommunikation auf, indem es ein Nahinfrarot-Lasersignal mit experimentellen Daten über eine Distanz von 16 Millionen Kilometern an das Hale-Teleskop am Palomar-Observatorium im kalifornischen San Diego County übertrug, berichtete Interesting Engineering am 17. November. Mit der 40-fachen Entfernung zwischen Erde und Mond ist dies die bisher weiteste 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 10 bis 100 Mal höher sind als die der derzeit von Raumfahrzeugen verwendeten Hochfrequenzsysteme.

Sowohl die Nahinfrarot-Laser- als auch die 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 robotergestützte oder bemannte Erkundungsmissionen nützlich und unterstützt auch wissenschaftliche Instrumente mit höherer Auflösung.

Das Experiment erreichte am 14. November einen wichtigen Meilenstein, als der Fluglaser-Transceiver an Bord von Psyche ein Uplink-Lasersignal erfasste, das vom Optical Communications Telescope Laboratory der Jet Propulsion Laboratory (JPL) Table Mountain Facility in der Nähe von Wrightwood, Kalifornien, gesendet wurde. Das Uplink-Lasersignal 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 eng 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 in niedrigen Erdumlaufbahnen und bis zum Mond demonstriert, DSOC ist jedoch 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 vom Raumschiff zur Erde benötigt. In der größten Entfernung zwischen Psyche und der Erde benötigen die Nahinfrarotphotonen des DSOC für die Hin- und Rückreise etwa 20 Minuten (beim Test vom 14. November betrug die Reisezeit von Psyche zur Erde etwa 50 Sekunden). Während dieser Zeit bewegten sich sowohl das Raumfahrzeug als auch der Planet, sodass sich auch die Uplink- und Downlink-Laser an die Positionsänderung anpassen mussten.

Thu Thao (Laut Interesting Engineering )

Quellenlink: https://vnexpress.net/nasa-lap-ky-luc-lien-lac-quang-hoc-cach-xa-16-trieu-km-4678337.html