In einer bemerkenswerten Leistung hat die Weltraumkommunikationstechnologie der NASA an Bord der Raumsonde Psyche Rekorde gebrochen und ihre Fähigkeit unter Beweis gestellt, Nachrichten aus dem Weltraum mithilfe von Lasern zu übertragen.
Diese beeindruckende Leistung ebnet den Weg für zukünftige Raumfahrzeuge, die optische Kommunikation nutzen und so eine schnellere und komplexere Datenübertragung ermöglichen.
Das Sternsignal von Psyche leuchtet hell
Die Raumsonde Psyche, die sich derzeit auf ihrer Reise zum Hauptasteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter befindet, ist mit der Demonstrationstechnologie Deep Space Optical Communications ausgestattet, die von Wissenschaftlern des Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien entwickelt wurde.
Während das primäre Kommunikationssystem des Raumfahrzeugs auf Hochfrequenz beruht, hat die Demonstration der optischen Kommunikation ihr Potenzial als bahnbrechender Faktor für die Kommunikation im Weltraum unter Beweis gestellt.
Revolutionierung der Weltraumkommunikation
Am 8. April übertrug die optische Kommunikationsdemonstration erfolgreich eine Kopie technischer Daten aus einer Entfernung von über 140 Millionen Meilen (226 Millionen Kilometern), einer Entfernung, die dem Anderthalbfachen der Entfernung zwischen Erde und Sonne entspricht.
„Während eines Vorbeiflugs am 8. April haben wir etwa zehn Minuten doppelter Raumfahrzeugdaten heruntergeladen. Bis dahin hatten wir in unseren Downlinks Test- und Diagnosedaten von Psyche gesendet“, schwärmte Meera Srinivasan, die Betriebsleiterin des Projekts am JPL.
„Dies stellt einen bedeutenden Meilenstein für das Projekt dar, da es zeigt, wie optische Kommunikation mit dem Hochfrequenzkommunikationssystem eines Raumfahrzeugs verbunden werden kann“, bemerkte sie.
Rekordverdächtige Datenübertragungsrate
Die in dieser Demo verwendete Laserkommunikationstechnologie ist darauf ausgelegt, Nachrichten aus dem Weltraum mit Geschwindigkeiten zu übertragen, die 10 bis 100 Mal schneller sind als die aktuellen hochmodernen Hochfrequenzsysteme, die bei Weltraummissionen verwendet werden.
Am 11. Dezember 2023 erreichte das Experiment eine maximale Datenübertragungsrate von 267 Megabit pro Sekunde (Mbps) mit dem Nahinfrarot-Downlink-Laser des Fluglaser-Transceivers, vergleichbar mit der Download-Geschwindigkeit von Breitband-Internet.
Dies wurde erreicht, als die Raumsonde ein 15 Sekunden langes, ultrahochauflösendes Video aus einer Entfernung von 19 Millionen Meilen (31 Millionen Kilometer oder etwa das 80-fache der Erde-Mond-Entfernung) zur Erde strahlte.
Laserbotschaften verschieben die Grenzen der Weltraumkommunikation
Je weiter sich die Raumsonde von der Erde entfernt, desto geringer wird die Datenübertragungsrate sein. Während des Tests am 8. April übertrug die Raumsonde jedoch Testdaten mit einer maximalen Geschwindigkeit von 25 Mbit/s und übertraf damit das Ziel des Projekts, nachzuweisen, dass in dieser Entfernung mindestens 1 Mbit/s möglich war, bei weitem.
„Nachdem wir die Daten von DSN und Palomar erhalten hatten, überprüften wir die optisch übertragenen Daten bei JPL. Es handelte sich um eine kleine Datenmenge, die über einen kurzen Zeitraum übertragen wurde, aber die Tatsache, dass wir dies jetzt tun, hat alle unsere Erwartungen übertroffen“, erklärte Ken Andrews, Leiter des Projektflugbetriebs bei JPL.
Die Demonstration der optischen Kommunikation hat nicht nur ihre Fähigkeit unter Beweis gestellt, vorab geladene Daten zu übertragen, sondern auch ihre Fähigkeit, Daten vom Hochleistungs-Uplink-Laser in der Table Mountain-Anlage des JPL zu empfangen.
In einem kürzlich durchgeführten „Turnaround-Experiment“ übermittelte das Projekt Testdaten und digitale Haustierfotos nach Psyche und zurück und legte dabei eine Hin- und Rückfahrt von bis zu 280 Millionen Meilen (450 Millionen Kilometer) zurück.
Ryan Rogalin ist der Leiter der Empfängerelektronik des Projekts am JPL. Er betonte die Lernerfahrung und erklärte: „Wir haben viel darüber gelernt, wie weit wir das System bei klarem Himmel ausbauen können, obwohl Stürme den Betrieb sowohl am Tafelberg als auch am Palomar gelegentlich unterbrochen haben.“
Die Zukunft der Weltraumkommunikation sieht rosig aus
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Erfolg der Demonstration der Deep Space Optical Communications-Technologie der NASA an Bord der Raumsonde Psyche einen bedeutenden Schritt vorwärts in der Zukunft der Deep Space-Kommunikation darstellt.
Indem diese Technologie die Kommunikation komplexer wissenschaftlicher Informationen, hochauflösender Bilder und Videos mit höheren Datenraten ermöglicht, wird sie eine entscheidende Rolle bei der Unterstützung des nächsten großen Sprungs der Menschheit spielen: der Entsendung von Menschen zum Mars.
Während die Raumsonde Psyche ihre Reise durch das Sonnensystem fortsetzt, wird die Demonstration der optischen Kommunikation zweifellos weiterhin Rekorde brechen und die Grenzen dessen verschieben, was in der Weltraumkommunikation möglich ist.
Dieser Erfolg stellt den Einfallsreichtum und das Engagement der beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure unter Beweis und eröffnet gleichzeitig neue Möglichkeiten für zukünftige Weltraumforschung und wissenschaftliche Entdeckungen.
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