An Bord der Psyche-Sonde der NASA, die sich auf dem Weg zum gleichnamigen Hauptgürtel-Asteroiden befindet, befindet sich die DSOC-Technologiedemonstration (Deep Space Optical Communications) der Agentur. Dies ist das erste Experiment, das die Laserkommunikation im Weltraum, insbesondere bis zum Mars, testet.
Zwischen November und Dezember 2023 war es dem DSOC erfolgreich gelungen, mit Testdaten und einem Video kodierte Signale aus einer Entfernung von 16 bis 31 Millionen Kilometern zur Erde zu übertragen. Jetzt gab die NASA bekannt, dass das Experiment während der Tests am 8. April zum ersten Mal mit dem Kommunikationssystem von Psyche verbunden war. Übertragung technischer Daten von der Mission zur Erde.
Er hat es getan aus der bemerkenswerten Entfernung von 226 Millionen kmeinmal auf halber Strecke zwischen Erde und Sonne (etwa 150 Millionen km) und mit einer Geschwindigkeit, die das Projektziel bei weitem übertrifft.
Ein zunehmend erfolgreiches Experiment
Nach dem Start von Psyche wurde DSOC zunächst dazu verwendet, vorgeladene Daten an den Fluglaser-Transceiver herunterzuladen. Das Projekt hat seitdem gezeigt, dass der Transceiver Daten vom Hochleistungs-Uplink-Laser am JPL-Standort Table Mountain in der Nähe von Wrightwood, Kalifornien, empfangen kann. Es können auch Daten an den Transceiver gesendet und dann noch in derselben Nacht wieder mit der Erde verbunden werden.
Die Laserkommunikationstechnologie in dieser NASA-Demo ist für die Übertragung von Daten konzipiert Geschwindigkeiten 10 bis 100 Mal höher im Vergleich zu den hochmodernen Hochfrequenzsystemen, die heute bei Weltraummissionen eingesetzt werden.
Im Dezember 2023 übertrug DSOC ein 15 Sekunden langes, ultrahochauflösendes Testvideo aus einer Entfernung von 31 Millionen Kilometern zur Erde. Dort zeigte es, dass es Testdaten mit einer maximalen Rate von 267 Megabit pro Sekunde (Mbps) vom Nahinfrarot-Downlink-Laser des Fluglaser-Transceivers übertragen konnte – einer Bitrate vergleichbar mit der Download-Geschwindigkeit von Breitband-Internet.
Da die Sonde nun siebenmal weiter entfernt ist, verringert sich erwartungsgemäß die Geschwindigkeit, mit der sie Daten senden und empfangen kann. Beim Test am 8. April übermittelte Psyche Testdaten per Laser mit einer maximalen Geschwindigkeit von 25 Mbit/s. Das liegt jedoch deutlich über dem Demonstrationsziel von mindestens 1 Mbit/s.
Laserkommunikation wissenschaftlicher Daten aus dem Weltraum
Während der Tests am 8. April kommandierte das Projektteam auch den Fluglaser-Transceiver übertragen die von Psyche erzeugten Daten optisch. Während Psyche Daten über seinen Hochfrequenzkanal an das Deep Space Network (DSN) der NASA übermittelte, übermittelte das optische Kommunikationssystem gleichzeitig einen Teil derselben Daten an das Hale-Teleskop am Palomar-Observatorium des Caltech im San Diego County, einer Bodenstation im Downlink für das DSOC-Experiment.
Ken Andrews, Flugbetriebsleiter des Projekts bei JPL, erklärte: „Dazu gehörte der Downlink einer kleinen Datenmenge in kurzer Zeit, aber die Tatsache, dass wir das jetzt tun, hat alle unsere Erwartungen übertroffen.“
Die größte Herausforderung für den Downlink-Betrieb sind Stürme: Während die Funkfrequenzkommunikation bei den meisten Wetterbedingungen funktionieren kann, funktioniert die optische Kommunikation erfordern einen relativ klaren Himmel Daten mit hoher Bandbreite zu übertragen.
JPL führte kürzlich ein Experiment durch, um das Palomar-Observatorium, die experimentelle optische Hochfrequenzantenne im Goldstone Deep Space Communications Complex von DSN in Barstow, Kalifornien, und einen Detektor auf dem Tafelberg zu kombinieren, um dasselbe Signal gleichzeitig zu empfangen.
Es kann hilfreich sein, mehrere Bodenstationen so anzuordnen, dass sie einen großen Empfänger nachahmen Verbessern Sie das Weltraumsignal. Diese Strategie kann auch dann nützlich sein, wenn eine Station aufgrund von schlechtem Wetter offline ist, da andere Stationen das Signal weiterhin empfangen können.
