NASA laserkommunikation for at give Orion hurtigere forbindelser

NASA arbejder på for evigt at ændre den måde, astronauter kommunikerer til og fra rummet ved hjælp af et avanceret laserkommunikationssystem kaldet LEMNOS, hvilket vil muliggøre eksponentielt hurtigere forbindelser end nogensinde før.

Forestil dig at kunne se 4K ultra-high-definition (UHD) video, mens mennesker tager deres første skridt på en anden planet. Eller forestil dig astronauter, der tager en mobiltelefon og videokonferencer med deres familie og venner fra 34 millioner miles væk, ligesom de kunne på Jorden. LEMNOS, Laser-Enhanced Mission og Navigation Operational Services, kan gøre disse muligheder og mere til virkelighed i den nærmeste fremtid. Projektet blev opkaldt efter øen, Lemnos, hvor den mytiske helt Orion genvandt sit syn, ifølge græsk lærdom. Tilsvarende LEMNOS vil give NASA's næste generations Orion-rumfartøj udsyn.

"Laserkommunikation vil revolutionere tilbagevenden af ​​data fra destinationer udenfor lavt kredsløb om Jorden, forbedre opsøgende muligheder fra det ydre rum og forbedre astronauters livskvalitet på lange rummissioner, " sagde Don Cornwell, direktør for Advanced Communication and Navigation divisionen på Space Communications and Navigation programkontoret i NASAs hovedkvarter. "Når vi stræber efter at sætte mennesker på Mars for første gang, det er bydende nødvendigt, at vi udvikler et kommunikationssystem til at understøtte disse aktiviteter på det højest mulige niveau."

Laser kommunikation, også kendt som optisk kommunikation, er den nyeste rumkommunikationsteknologi, i stand til at levere datahastigheder så meget som hundrede gange højere end nuværende systemer. Det betyder, for eksempel, at astronauter kunne sende og modtage ultra-high-definition video fra Mars overflade. Ingen mission til Mars har endnu haft den evne. Noget, der grundlæggende kunne have vidtrækkende applikationer, giver den amerikanske offentlighed mulighed for at "ride med", mens vores astronauter udforsker det dybe rum, samtidig med at de muliggør videnskabelige opdagelser med billeder og data i meget højere opløsning.

Exploration and Space Communications (ESC) projektafdeling ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, er blevet udnyttet til at bygge LEMNOS i samarbejde med MIT Lincoln Laboratory i Lexington, Massachusetts. De arbejdede sammen med andre NASA-centre for at bestemme specifikke behov, som systemet kan opfylde.

"Da vi begyndte at tænke på muligheden for laserkommunikation på Orion, Jeg talte med flyvelederne på Johnson Space Center, som er ved at udvikle kommunikationsplanen for Orions dybe rummissioner. De talte om at muliggøre kommunikationsmuligheder, som vi tager for givet, men som er så fremmede i rummet, fra streaming af videnskabelige data og video i realtid, at tillade astronauter at se Super Bowl eller følge med i et valg, " sagde Mark Brumfield, viceprogramleder for implementering for ESC. "At være i stand til at forbinde med samfundet kan have stor indflydelse på astronauters mentale sundhed under missionen. Lige nu, de ville ikke være i stand til at skabe disse forbindelser på en meningsfuld måde, men optisk kommunikation vil give os den mulighed."

I de næsten 50 år mellem Apollo-programmet og Lunar Reconnaissance Orbiter-missionen, dataafkastet er væsentligt forbedret, som det fremgår af forskellen mellem Apollo 8's og LRO's jordstigningsbilleder, som blev videresendt til Jorden via et system med meget højere rater. Mens Apollos kommunikationssystem understøttede 51 kilobyte data i sekundet, LEMNOS vil være i stand til at understøtte kommunikation med hastigheder på mindst 80 megabyte i sekundet.

Projektet er lige gået i gang hos Goddard, med et mål om at teste LEMNOS for første gang på den anden flyvning af Orion hinsides månen. Planlagt i en uge med mulighed for at forlænge med en længere mission, det vil være den perfekte mulighed for at teste laserkommunikationssystemet, betjener den kontinuerligt i op til en time om dagen.

Efter den første mission, Brumfield spekulerer på, at NASA kan tilføje flere laserkommunikationsterminaler til fremtidige Orion-udforskningsmissioner. Dette ville øge kommunikationskapaciteten på grund af line-of-sight-kravet til LEMNOS. Han siger, at det ville være en evolutionær ændring af den måde, NASA laver rumkommunikation på.

Programkontoret for rumkommunikation og navigation i NASA-hovedkvarteret leverer programmatisk tilsyn med projektet. Kommunikationsteamet hos Goddard er blevet benyttet til at bygge og implementere systemet i samarbejde med MIT Lincoln Laboratory.