NASA-uppdraget uppnår den mest avlägsna demonstrationen av laserkommunikation i rymden

By | November 24, 2023

Prenumerera på CNN:s Wonder Theory vetenskapsnyhetsbrev. Utforska universum med nyheter om fascinerande upptäckter, vetenskapliga genombrott och mer.



cnn

Ett banbrytande experiment ombord på NASA:s Psyche-uppdrag har precis nått sin första stora milstolpe genom att framgångsrikt utföra den mest avlägsna demonstrationen av laserkommunikation. Teknikdemonstrationen kan en dag hjälpa NASA-uppdrag att gräva djupare i rymden och avslöja fler upptäckter om universums ursprung.

Psyche, som lanserades i mitten av oktober, är för närvarande på väg att fånga mänsklighetens första glimt av en metallisk asteroid mellan Mars och Jupiters banor. Rymdfarkosten kommer att tillbringa de kommande sex åren på att resa cirka 3,6 miljarder kilometer (2,2 miljarder miles) för att nå sin namne, som ligger på den yttre delen av det huvudsakliga asteroidbältet.

Längs med resan är Deep Space Optical Communications, eller DSOC, teknikdemonstration, som genomför ett eget uppdrag under resans första två år.

Teknikdemonstrationen var designad för att vara den amerikanska rymdorganisationens mest avlägsna laserkommunikationsexperiment med hög bandbredd, som testar att skicka och ta emot data till och från jorden med en osynlig nära-infraröd laser. Lasern kan skicka data med 10 till 100 gånger hastigheten jämfört med traditionella radiovågssystem som används av NASA på andra uppdrag. Om det blir framgångsrikt under de kommande åren kan detta experiment bli den framtida grunden för teknik som används för att kommunicera med människor som utforskar Mars.

Och DSOC uppnådde nyligen vad ingenjörer kallade “first light”, bedriften att framgångsrikt skicka och ta emot sina första data.

Experimentet för första gången avgav en laser kodad med data från långt bortom månen. Data från testet skickades från nästan 16 miljoner kilometer (10 miljoner miles) bort och anlände till Hale-teleskopet vid California Institute of Technologys Palomar-observatorium i Pasadena, Kalifornien.

NASA/JPL-Caltech

Deep Space Optical Communications-teamet arbetade under de tidiga morgontimmarna den 14 november i Psyche-uppdragsstödområdet vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, för att bevittna “första ljuset.”

Avståndet mellan DSOC och Hale var ungefär 40 gånger större än avståndet mellan månen och jorden.

“Att uppnå första ljuset är en av många viktiga DSOC-milstolpar under de kommande månaderna, som banar väg för kommunikation med högre datahastighet som kan leverera vetenskaplig information, högupplösta bilder och strömmande video till stöd för mänsklighetens nästa stora språng: att skicka människor till Mars, säger Trudy Kortes, chef för teknikdemonstrationer för NASA:s Space Technology Mission Directorate, i ett uttalande.

Det första ljuset, som inträffade den 14 november, inträffade när flyglasertransceiverinstrumentet på Psyche fick en laserfyr skickad från Optical Communications Telescope Laboratory vid NASA:s Jet Propulsion Laboratorys anläggning i Table Mountain nära Wrightwood, Kalifornien.

Den första fyren som togs emot av Psyches transceiver hjälpte instrumentet rikta sin laser för att skicka data till Hale-teleskopet, som ligger cirka 100 miles (160 kilometer) söder om Taffelberget.

“Testet (14 november) var det första som fullt ut inkorporerade marktillgångar och flygtransceivern, vilket kräver att DSOC- och Psyche-operationsteamen samarbetar”, säger Meera Srinivasan, DSOC-operationsledare vid JPL, som ligger i Pasadena, Kalifornien. i en mening. “Det var en formidabel utmaning och vi har mycket mer att göra, men under en kort tid kunde vi överföra, ta emot och avkoda en del data.”

NASA/JPL-Caltech

Operatörer av den markbaserade lasersändaren DSOC var vid Optical Communications Telescope Laboratory vid JPL:s Table Mountain-anläggning nära Wrightwood, Kalifornien, för det första experimentet.

Det är inte första gången som laserkommunikation har testats i rymden. Det första testet av tvåvägs laserkommunikation inträffade i december 2021, när NASA:s laserkommunikationsrelädemonstration lanserades och gick in i omloppsbana cirka 22 000 miles (35 406 kilometer) från jorden.

Sedan dess har experiment skickat optisk kommunikation från låg jordbana till månen. Och rymdfarkosten Artemis II kommer att använda laserkommunikation för att returnera högupplöst video från en bemannad resa runt månen. Men DSOC markerar första gången laserkommunikation har skickats genom rymden, vilket kräver otroligt exakt siktning och siktar ut till miljontals miles.

De första testerna av den tekniska demonstrationens kapacitet kommer att tillåta teamet att arbeta för att förfina systemen som används för laserpekningsprecision. När teamet har markerat den rutan kommer DSOC att vara redo att skicka och ta emot data till Hale-teleskopet när rymdfarkosten rör sig längre från jorden.

Medan DSOC faktiskt inte kommer att skicka vetenskapliga data som samlats in av rymdfarkosten Psyche eftersom det är ett experiment, kommer lasern att användas för att skicka bitar av testdata kodade i laserns fotoner, eller kvantljuspartiklar.

Detektorarrayer på jorden kan plocka upp Psyches signal och extrahera data från fotonerna. Denna typ av optisk kommunikation. skulle kunna ändra hur NASA skickar och tar emot data från sina djupa rymduppdrag.

“Optisk kommunikation är en välsignelse för forskare och forskare som alltid vill ha mer av sina rymduppdrag och kommer att möjliggöra mänsklig utforskning av rymden”, säger Dr Jason Mitchell, chef för Advanced Communications and Navigation Technologies Division inom NASA:s Space Communications and Navigation Division . program, i ett uttalande. “Mer data betyder fler upptäckter.”

När Psyche fortsätter sin resa väntar fler utmaningar på henne.

DSOC-teamet kommer att övervaka hur lång tid det tar för lasermeddelanden att färdas genom rymden. Under det första ljuset tog lasern bara 50 sekunder att resa från Psyche till jorden. På det längsta avståndet mellan rymdfarkosten och jorden förväntas lasern ta 20 minuter att resa i en riktning. Och under den tiden kommer rymdfarkosten att fortsätta att röra sig och jorden kommer att rotera.

Samtidigt fortsätter rymdfarkosten Psyche att förbereda sig för sitt primära uppdrag, att skjuta upp framdrivningssystem och testa de vetenskapliga instrument den kommer att behöva för att studera asteroiden när den anländer i juli 2029. Uppdraget kan avgöra om asteroiden är den exponerade kärnan i en av Den första planetariska byggstenen sedan solsystemets början.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *