Onlangs, om te verbeterenRuimtecommunicatie van NASANASA is van plan om in 2023 een technologiedemonstratie, de Integrated LCRD Low Earth Orbit User Modem and Amplifier Terminal (ILLUMA-T), naar het ruimtestation te sturen. Samen zullen ILLUMA-T en de Laser Communications Relay Demonstration (LCRD) gelanceerd in december 2021, zal NASA's eerste tweerichtings-end-to-end laserrelaissysteem voltooien.
Voordelen van lasercommunicatiesystemen
Lasercommunicatiesystemen gebruiken onzichtbaar infraroodlicht om informatie met veel hogere datasnelheden te verzenden en te ontvangen. Terwijl het oorspronkelijke radiofrequentiesysteem ongeveer negen weken nodig had om een volledige kaart van Mars terug naar de aarde te sturen, duurde het met behulp van lasers ongeveer negen dagen. Met hogere datasnelheden kan de missie dus in één enkele transmissie meer afbeeldingen en video naar de aarde sturen. Eenmaal geïnstalleerd op het ruimtestation zal ILLUMA-T de voordelen demonstreren van hogere gegevensoverdrachtsnelheden voor LEO-missies. Lasercommunicatie biedt grotere missieflexibiliteit en een snelle manier om toegang te krijgen tot gegevens vanuit de ruimte. NASA integreert deze technologie momenteel in demonstraties nabij de aarde, de maan en de diepe ruimte.
Naast de voordelen van hogere datasnelheden bieden lasersystemen ook belangrijke voordelen bij het ontwerpen van ruimtevaartuigen vanwege hun lagere gewicht en lagere energieverbruik. ILLUMA-T, dat ongeveer zo groot is als een standaardkoelkast, zal worden bevestigd aan een externe module op het ruimtestation voor demonstraties via de LCRD. Momenteel demonstreert het LCRD de voordelen van laserrelais in een geosynchrone baan (22,000 mijl van de aarde) om de lasermogelijkheden van NASA verder te verfijnen door gegevens uit te zenden en experimenten uit te voeren tussen de twee grondstations. Zodra ILLUMA-T het station binnenkomt, verzendt de terminal gegevens met hoge resolutie, inclusief foto's en video, naar het LCRD met een snelheid van 1.200 megabit per seconde. De gegevens worden vervolgens vanuit het LCRD naar grondstations in Hawaï en Californië verzonden. Deze demonstratie zal laten zien hoe lasercommunicatie NEO-missies ten goede kan komen.
ILLUMA-T wordt gelanceerd als lading voor SpaceX's 29e Commercial Resupply Services-missie voor NASA. Gedurende de eerste twee weken na de lancering zal ILLUMA-T uit de kofferbak van het Dragon-ruimtevaartuig worden verwijderd en op de Japanese Experiment Module Exposure Facility (JEM-EF) van het ruimtestation worden geïnstalleerd. Zodra de lading is geïnstalleerd, zal het ILLUMA-T-team de eerste tests en controles in de ruimte uitvoeren. Zodra dat voltooid is, zal het team richting het eerste licht van de lading gaan - een belangrijke mijlpaal voor de missie, die het eerste laserlicht via zijn optische telescoop naar de LCRD zal sturen. Zodra het eerste licht aanwezig is, zullen experimenten met datatransmissie en lasercommunicatie beginnen en doorgaan gedurende de geplande missie.
Lasers testen in verschillende scenario's
In de toekomst zal operationele lasercommunicatie een aanvulling vormen op radiofrequentiesystemen, waar veel ruimtemissies nog steeds op vertrouwen om gegevens naar de aarde te verzenden. Hoewel ILLUMA-T niet de eerste missie is om lasercommunicatie in de ruimte te testen, brengt het NASA een stap dichter bij de praktische toepassing van deze technologie.
Naast LCRD omvatten de voorgangers van ILLUMA-T onder meer het 2022 TeraByte InfraRed Delivery System, dat momenteel lasercommunicatie test op een kleine CubeSat in een baan nabij de aarde, en de Lunar Laser Communications Demonstration, die tijdens de 2014 Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer-missie, stuurde gegevens heen en weer tussen de baan van de maan en de aarde; en de optische payload van Lasercomm Science uit 2017, die aantoonde hoe lasercommunicatie de informatiestroom tussen aarde en ruimte kan versnellen in vergelijking met radiosignalen.
Het testen van het vermogen van lasercommunicatie om hogere gegevensoverdrachtsnelheden te produceren in verschillende scenario's zal de lucht- en ruimtevaartgemeenschap helpen de mogelijkheden voor toekomstige missies naar de maan, Mars en de verre ruimte verder te verfijnen.
