Røntgenstråler kan være en bedre måde at kommunikere i rummet på

I de kommende år, tusindvis af satellitter, flere næste generations rumteleskoper og endda nogle få rumhabitater forventes at blive opsendt i kredsløb. hinsides jorden, flere missioner er planlagt til at blive sendt til månens overflade, til Mars, og videre. Efterhånden som menneskehedens tilstedeværelse i rummet øges, mængden af ​​data, der jævnligt sendes tilbage til Jorden, er ved at nå grænserne for, hvad radiokommunikation kan håndtere.

Af denne grund, NASA og andre rumbureauer leder efter nye metoder til at sende information frem og tilbage på tværs af rummet. Allerede, optisk kommunikation (som er afhængig af lasere til at kode og transmittere information) er ved at blive udviklet, men andre mere radikale begreber undersøges også. Disse omfatter røntgenkommunikation, som NASA er klar til at teste i rummet ved hjælp af deres XCOM-teknologidemonstrator.

Siden starten i 1958, NASA har udelukkende stolet på radiokommunikation for at holde kontakten med alle sine missioner ud over Jorden. Meget af dette er blevet håndteret af NASAs Deep Space Network (DSN), et verdensomspændende netværk af gigantiske radioantenner, der har understøttet alle NASAs interplanetariske missioner og nogle missioner til lavt kredsløb om Jorden (LEO).

Men med fornyede missioner til månen, bemandede missioner til Mars, og et ekspanderende udvalg af miniaturesatellitter, der kommer i den nærmeste fremtid, NASA har brug for et mere effektivt og robust kommunikationssystem end nogensinde før. Indtil nu, brugen af ​​lasere til at kode og overføre data har vist lovende, i stand til at fungere 10 til 100 gange mere effektivt end radiosystemer.

Imidlertid, NASA ser ud over disse dele af spektret for at imødekomme informationsstrømmen. Det er her, konceptet med røntgenkommunikation (XCOM) kommer i spil, som giver endnu flere fordele end lasere. For en, Røntgenstråler har meget kortere bølgelængder end både radiobølger og lasere og kan udsendes i tættere stråler.

Det betyder, at mere information kan sendes med samme mængde transmissionseffekt, og mindre energi ville være nødvendig over lange afstande – i hvert fald i teorien. Ud over, Røntgenstråler har også den fordel, at de kan trænge igennem det varme plasma, der opbygges, når rumfartøjer kommer ind i Jordens atmosfære igen med hypersoniske hastigheder.

Disse plasmaskeder forårsager kommunikationssvigt med rumfartøjer i flere sekunder, som forhindrer missionskontrollører i at vide, om besætningerne er sikre, indtil de lander. For at teste, om et sådant system vil fungere, teknikere ved NASAs Goddard Space Flight Center har skabt den modulerede røntgenkilde (MXS), som vil blive testet ombord på den internationale rumstation (ISS) i de kommende år.

For at udføre denne test, MXS vil blive styret ved hjælp af NavCube - en computer- og navigationsteknologi ombord på ISS - til at sende kodede data via røntgenimpulser fra den ene ende af stationen til den anden. Disse impulser (som vil blive affyret med en hastighed på flere gange i sekundet) vil blive modtaget af Neutron-star Interior Composition Explorer (NICER).

Denne første test vil involvere transmission af GPS-signaler, men udviklingsteamet håber også at sende noget mere kompliceret. Som Jason Mitchell, en ingeniør ved NASAs Goddard Spaceflight Center, der hjalp med at udvikle teknologidemonstrationen, forklaret i en NASA pressemeddelelse:

"Vi har ventet længe på at demonstrere denne evne. For nogle missioner, XCOM kan være en muliggørende teknologi på grund af de ekstreme afstande, hvor de skal operere... Vores mål for den nærmeste fremtid er at finde interesserede partnere til at hjælpe med at videreudvikle denne teknologi."

Selvom det primært er bygget til at indsamle data om neutronstjerner og pulsarer, NICER har også brugt sine muligheder til at demonstrere teknologier, der er afhængige af røntgenstråler. For eksempel, i 2017 demonstrerede NICER, at pulsarer kunne bruges som timingkilder til dybe rummissioner for at bestemme deres placering – hvilket effektivt demonstrerede effektiviteten af ​​røntgen-navigation i rummet.

Siden da, NICERs evne til at demonstrere nye teknologier har fanget opmærksomheden hos NASA-forskere, der ser på planen for den næste æra af menneskelig rumflyvning. Evnen til at bruge røntgenstråler og andre lyskilder til brug for navigation og kommunikation er et sådant område af potentiel udvikling.

Hvis det lykkes, MXS-eksperimentet kunne muliggøre mere effektiv, gigabits-per-sekund datahastigheder til dybe rummissioner, som kunne rumme alle slags lukrative missioner ud over Jorden.