NASA stellt optischen Kommunikationsrekord in 16 Millionen Kilometer Entfernung auf

Die Raumsonde Psyche der NASA übertrug erfolgreich Daten an eine Bodenstation in einer Entfernung, die 40-mal größer ist als die Entfernung zwischen Erde und Mond.

Die Raumsonde Psyche mit dem goldbeschichteten Fluglaser-Transceiver des DSOC in der Astrotech Space Operations-Anlage im Dezember 2022. Foto: NASA/Ben Smegelsky

Das DSOC-Experiment auf der NASA-Raumsonde Psyche stellte einen neuen Rekord für optische Kommunikation auf, indem es ein Nahinfrarot-Lasersignal mit Testdaten über eine Entfernung von 16 Millionen Kilometern an das Hale-Teleskop am Palomar-Observatorium im kalifornischen San Diego County übertrug, berichtete Interesting Engineering am 17. November. Mit einer Entfernung, die 40-mal der Erde-Mond-Distanz entspricht, ist dies die bislang am weitesten entfernte Demonstration dieser Technologie.

Die Raumsonde Psyche startete im Oktober, um den Asteroiden 16 Psyche zu untersuchen. Das DSOC-Experiment an Bord soll Datenübertragungsgeschwindigkeiten demonstrieren, die zehn- bis hundertmal schneller sind als die derzeit in Raumsonden verwendeten Hochfrequenzsysteme.

Sowohl Nahinfrarot-Laser als auch Funkkommunikation nutzen elektromagnetische Wellen zur Datenübertragung. Nahinfrarotlicht hingegen bündelt Daten in deutlich kompaktere Wellen, sodass Bodenstationen mehr Daten empfangen können. Dies ist nützlich für zukünftige Roboter- oder bemannte Missionen und ermöglicht zudem die Verwendung hochauflösender wissenschaftlicher Instrumente.

Das Experiment erreichte am 14. November einen wichtigen Meilenstein: Der Lasertransceiver des Psyche-Fluges erfasste einen Uplink-Laserstrahl, der vom Optical Communications Telescope Laboratory der Jet Propulsion Laboratory (JPL) Table Mountain Facility in der Nähe von Wrightwood, Kalifornien, gesendet wurde. Der Uplink-Laserstrahl wies den Transceiver an, den Downlink-Laser auf Palomar, 130 Kilometer südlich des Tafelbergs, auszurichten. Automatisierte Systeme des Transceivers und der Bodenstationen passten zudem deren Ausrichtung an.

„Dies ist einer von vielen wichtigen Meilensteinen für DSOC in den kommenden Monaten. Er ebnet den Weg für eine Kommunikation mit höherer Datenrate, mit der wissenschaftliche Informationen sowie hochauflösende Bilder und Videos übertragen werden können, und unterstützt den nächsten großen Schritt der Menschheit: die Entsendung von Menschen zum Mars“, sagte Trudy Kortes, Leiterin der Technologiedemonstrationen am NASA-Hauptquartier in Washington.

„Der Test vom 14. November war der erste, bei dem die Bodeninstrumente und Flugtransceiver vollständig integriert wurden. Dafür mussten die DSOC- und Psyche-Betriebsteams eng zusammenarbeiten. Es war eine große Herausforderung, und wir haben noch viel zu tun, aber in kurzer Zeit konnten wir einige Daten senden, empfangen und dekodieren“, sagte Meera Srinivasan, Leiterin des DSOC-Betriebsteams am JPL.

Optische Kommunikation wurde bereits in niedrigen Erdumlaufbahnen und sogar bis zum Mond demonstriert, doch DSOC ist das erste Experiment im Weltraum. Um einen Laser über Millionen von Kilometern zu senden, ist eine äußerst präzise Zielführung erforderlich.

Das Experiment muss auch die Reisezeit des Lichts von der Raumsonde zur Erde berücksichtigen. In Psyches größter Entfernung von der Erde benötigen die Nahinfrarot-Photonen des DSOC etwa 20 Minuten für den Hin- und Rückweg (beim Test vom 14. November dauerte die Reise von Psyche zur Erde etwa 50 Sekunden). Während dieser Zeit bewegen sich sowohl die Raumsonde als auch der Planet, sodass sich die Uplink- und Downlink-Laser an die Positionsänderung anpassen müssen.

Thu Thao (Laut Interesting Engineering )

Quellenlink: https://vnexpress.net/nasa-lap-ky-luc-lien-lac-quang-hoc-cach-xa-16-trieu-km-4678337.html