6 cosas que debes saber

Ilustración de una ilustración de un relé de comunicaciones láser de la NASA que se comunica con la Estación Espacial Internacional a través de enlaces láser. Crédito: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA

NASALa demostración de relé de comunicaciones láser (LCRD) utilizará sistemas de comunicación láser para transmitir datos desde el espacio a la Tierra. Aquí hay seis cosas que necesita saber sobre la revolucionaria misión LCRD de la NASA.

1. Las comunicaciones láser cambiarán la forma en que la NASA obtiene información dentro y fuera del espacio.

Desde los albores de la exploración espacial, la NASA ha utilizado sistemas de radiofrecuencia para comunicarse con astronautas y naves espaciales. Sin embargo, a medida que las misiones espaciales generan y recopilan más datos, aumenta la necesidad de mejorar las capacidades de comunicación. LCRD aprovecha la fuerza contactos láser, que utiliza luz infrarroja en lugar de ondas de radio para codificar y transmitir información hacia y desde la Tierra.

Tanto las ondas de radio como las ondas de luz láser infrarroja son formas de radiación electromagnética con longitudes de onda en diferentes puntos del espectro. Las misiones codifican sus datos científicos en señales electromagnéticas para enviarlos de regreso a la Tierra.

La luz infrarroja utilizada en las comunicaciones láser se diferencia de las ondas de radio en que se produce a una frecuencia mucho más alta, lo que permite a los ingenieros incluir más datos en cada transmisión. Más datos dan como resultado más información y descubrimientos sobre el espacio simultáneamente.

Usando láseres infrarrojos, el LCRD enviará datos a la Tierra desde una órbita geosincrónica a 1.2 gigabits por segundo (Gbps). A esta velocidad y distancia, puede descargar una película en menos de un minuto.

El LCRD volará como una carga útil alojada en una nave espacial del Departamento de Defensa como parte de la misión del Programa de Prueba Espacial (STP-3). LCRD continuará la exploración de las comunicaciones láser de la NASA para apoyar futuras misiones a la Luna y más allá. Crédito: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA

2. Las comunicaciones láser permitirán que la nave espacial envíe más datos a casa en un solo enlace descendente.

Si vivía a finales de los 80 y principios de los 90, recordará las velocidades de acceso telefónico de Internet terrestre, terriblemente lentas. Agregar comunicaciones láser a las naves espaciales es como el uso de Internet de alta velocidad por parte de la humanidad con tecnologías como las redes de fibra óptica: una revolución.

Ondas de radio versus ondas de luz. crédito: NASA

Nuestras conexiones a Internet domésticas en estos días permiten que videos, programas y contenido HD lleguen a nuestras pantallas casi instantáneamente. Esto se debe en parte a las conexiones de fibra óptica que envían luz láser densamente empaquetada con datos a través de cables de plástico o vidrio, lo que crea una experiencia de usuario más rápida.

El mismo concepto, con la excepción de los cables de fibra, se está aplicando a las comunicaciones láser espaciales, que permiten que las naves espaciales transmitan imágenes y videos de alta resolución a través de enlaces láser.

Con las comunicaciones láser en su lugar, una nave espacial puede enviar más datos a la vez en una sola descarga. La NASA y la industria aeroespacial están aprovechando estos nuevos desarrollos y creando más misiones que utilizan láseres para complementar los satélites de radiofrecuencia.

3. La carga útil contiene dos unidades ópticas o telescopios, Para recibir y transmitir señales láser..

LCRD es un relé satelital con varios componentes altamente sensibles que proporcionan mayores comunicaciones. Como relé, el LCRD elimina la necesidad de que las misiones de los usuarios tengan una línea de visión directa con las antenas en el suelo. El LCRD contiene dos estaciones ópticas: una que recibe datos de la nave espacial del usuario y la otra envía datos a estaciones terrestres en la Tierra.

Carga útil LCRD en la sala limpia del Goddard Space Flight Center. Crédito: NASA / Dave Ryan

Los módems LCRD traducen datos digitales en señales láser, que luego se transmiten a través de haces de luz codificados, invisibles para el ojo humano, mediante módulos ópticos de relé. El LCRD puede enviar y recibir datos, estableciendo una ruta continua para el flujo de datos de la misión hacia y desde el espacio. Juntas, estas capacidades hacen del LCRD NASA el primer relé óptico bidireccional de extremo a extremo.

Estos son solo algunos de los componentes que componen la carga útil del LCRD, que colectivamente representa un tamaño de colchón grande.

4. LCRD se basa en dos estaciones terrestres en California y Hawaii.

Una vez que el LCRD recibe y codifica la información, la carga útil envía los datos a las estaciones terrestres en la Tierra, cada una de las cuales está equipada con telescopios para recibir luz y módems para traducir la luz codificada nuevamente en datos digitales.

LCRD estaciones terrestres Conocidas como Optical Ground Stations (OGS) -1 y -2, están ubicadas en Table Mountain en el sur de California, y en Volcán Haleakala en Maui, Hawaii.

Si bien las comunicaciones láser pueden proporcionar mayores tasas de transferencia de datos, la turbulencia atmosférica, como las nubes y la turbulencia, pueden interferir con las señales láser a medida que viajan a través de la atmósfera de la Tierra.

Los sitios OGS-1 y OSG-2 fueron seleccionados por condiciones climáticas despejadas, sitios remotos y de gran altitud. La mayor parte del clima en esas regiones ocurre debajo de la cima de las montañas, dejando cielos relativamente despejados ideales para las comunicaciones láser.

5. LCRD permite que los socios gubernamentales, académicos y comerciales prueben las capacidades del láser desde una órbita geosincrónica.

LCRD demostrará la viabilidad de los sistemas de comunicación láser desde una órbita geosincrónica, aproximadamente a 22.000 millas sobre la superficie de la Tierra.

Antes de apoyar otras misiones, la LCRD pasará dos años realizando pruebas y experimentos. Durante este tiempo, OGS-1 y OGS-2 actuarán como “tareas”, enviando datos desde una estación al LCRD y luego a la otra.

LCRD transmite datos desde la estación espacial a la Tierra. Crédito: NASA / Dave Ryan

LCRD probará la funcionalidad del láser con experimentos de la NASA, otras agencias gubernamentales, el mundo académico y empresas comerciales. Algunos de estos experimentos incluyen el estudio de la turbulencia atmosférica en señales láser y la demostración de operaciones confiables del servicio de retransmisión.

Estas pruebas permitirán a la comunidad espacial aprender de LCRD y mejorar aún más la tecnología para su implementación futura. La NASA ofrece estas oportunidades para aumentar el cuerpo de conocimientos sobre las comunicaciones láser y mejorar su uso operativo.

Tras su fase experimental, el LCRD apoyará misiones en el espacio, incluida la estación fotovoltaica que se instalará en la Estación Espacial Internacional. Esta estación recopilará datos de experimentos científicos a bordo y luego enviará la información al LCRD para que se transmita a la Tierra.

6. LCRD es una de las muchas y emocionantes misiones láser que se avecinan.

LCRD es el primer sistema de retransmisión de comunicaciones láser de la NASA. Sin embargo, hay Muchas misiones En desarrollo, demostraría y probaría capacidades adicionales de comunicaciones láser.

Misiones de comunicaciones láser de la NASA. Crédito: NASA / Dave Ryan

• los Sistema de comunicación óptica Orion Artemis II (O2O) La estación (O2O) permitirá una transmisión de video de alta resolución a través de luz infrarroja entre la Tierra y los astronautas de Artemis II que viajan alrededor de la Luna.
• En 2026, un espíritu La misión llegará a su destino: un asteroide a más de 150 millones de millas de la Tierra. llevará psíquico comunicación del espacio profundo (DSOC) para probar las comunicaciones láser frente a los distintos desafíos que presenta la exploración del espacio profundo.

Todas estas misiones ayudarán a la comunidad aeroespacial a estandarizar las comunicaciones láser para misiones futuras. Con los láseres iluminando el camino, la NASA puede recopilar más información del espacio que nunca.

LCRD es una carga útil de la NASA a bordo del satélite del Programa de Pruebas Espaciales 6 (STPSat-6) del Departamento de Defensa. STPSat-6, parte de la misión Space Test Program 3 (STP-3), se lanzará en un cohete United Launch Alliance Atlas V 551 desde la Estación de la Fuerza Espacial de Cabo Cañaveral en Florida. STP es operado por el Comando de Sistemas Espaciales de la Fuerza Espacial de EE. UU.

Goddard dirige LCRD y en asociación con el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California y Con Laboratorio Lincoln. LCRD está financiado por el Programa de Misiones de Demostración de Tecnología de la NASA, que es parte de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial, y el programa de Comunicaciones y Astronáutica (SCaN) en la Sede de la NASA.