Planeettojen välisen avaruustutkimuksen yhteydessä on olennaisen tärkeää kehittää tekniikoita, jotka pystyvät välittämään viestejä pitkiä matkoja. meidän tapauksessamme se on noin 40 kertaa Maan ja Kuun välinen etäisyys.
Päätoimija tässä saavutuksessa on NASA ja Psyche-avaruusalus, joka marraskuussa 2023 osoitti lasereiden käytön lähes 10 miljoonan mailin matkaan optisen viestinnän toteutettavuuden testaamiseksi.
Uudet viestintätekniikat
Tehtävä alkoi NASAn Psyche-avaruusaluksella, jonka tarkoituksena oli osoittaa Deep Space Optical Communications (DSOC) -kokeen toteutettavuus. Tämä koe sisälsi testitiedoilla koodatun infrapunalaserin lähettämisen satelliitista Hale-teleskooppiin Kalifornian teknillisen korkeakoulun Palomarin observatoriossa San Diegossa, Kaliforniassa.
Uudet viestintätekniikat
Tehtävä alkoi NASAn Psyche-avaruusaluksella, jonka tarkoituksena oli osoittaa Deep Space Optical Communications (DSOC) -kokeen toteutettavuus. Tämä koe sisälsi testitiedoilla koodatun infrapunalaserin lähettämisen satelliitista Hale-teleskooppiin California Institute of Technologyn Palomarin observatoriossa San Diegossa, Kaliforniassa.
NASAn mukaan tämä teknologia-demonstraatio saavutti ”ensimmäisen valonsa” aikaisin aamulla 14. marraskuuta 2023. Tuolloin avaruusaluksen Flight Laser Transceiver, joka pystyy lähettämään ja vastaanottamaan lähi-infrapunasignaaleja, oli kytketty korkeaan -teho lasermajakka lähetetty Jet Propulsion Laboratoryn Table Mountain -laitoksesta lähellä Wrightwoodia Kaliforniassa.
Tämän majakan ansiosta lähetin-vastaanotin pystyi osoittamaan laskevan siirtotien laserinsa Hale-teleskooppia kohti Palomarissa, joka sijaitsee 130 kilometriä Pöytävuoresta etelään, kun taas molemmat automatisoidut järjestelmät säätelivät suuntauksiaan.
NASA korosti, että tämä oli ensimmäinen optisen viestinnän testi syvässä avaruudessa, joka eroaa matalalla Maan kiertoradalla ja Kuuhun asti tehdyistä kokeista.
Teknologian haasteet ja mahdollisuudet
Tätä saavutusta voidaan verrata laserosoittimen käyttämiseen liikkuvan pennien seuraamiseen mailin päässä, koska lasersäteen ohjaaminen miljoonien kilometrien päähän vaatii äärimmäistä tarkkuutta.
Yksi suurimmista haasteista tämän esittelyn aikana oli tarve kompensoida aika, joka kuluu valon kulkemiseen aluksesta maapallolle valtavia matkoja.
Esimerkiksi kesti noin 50 sekuntia, ennen kuin lähi-infrapuna laserfotonit pääsivät Psychestä Maahan. Tänä aikana sekä alus että planeetta vaihtoivat paikkaa, mikä pakotti molemmat järjestelmät jatkuvasti mukautumaan.
Yksi kokeen tavoitteista oli osoittaa tiedonsiirtonopeudet 10-100 kertaa suuremmat kuin nykyisillä radiotaajuusjärjestelmillä saavutetaan.
Sekä radio- että lähi-infrapunalaserviestintä käyttää sähkömagneettisia aaltoja tiedon siirtämiseen, kun taas jälkimmäinen pakkaa tiedon paljon pienemmiksi aalloksi, mikä mahdollistaa suurempien tietomäärien lähettämisen.
Lisäksi tämä tekniikka on ensimmäinen askel kohti nopeiden viestintäjärjestelmien kehittämistä, jotka pystyvät välittämään tieteellistä tietoa, teräväpiirtokuvia ja jopa videota, jotka ovat välttämättömiä tuleville miehitetyille Mars-lennoille.
Asteroidi tulevaisuudessa
Toisaalta Psyche-tehtävä pyrkii myös tutkimaan samannimistä metallista asteroidia, joka voi antaa vihjeitä kiviplaneettojen muodostumiseen. Uskotaan, että tämä asteroidi voisi olla planetesimaalin osittainen ydin, joka on planeetan primitiivinen komponentti sen korkean rauta- ja nikkelipitoisuuden vuoksi.
Avaruusaluksen odotetaan saavuttavan asteroidin vuonna 2028 ja aloittavan sen kiertämisen elokuussa 2029. Tieteellinen tehtävä kestää 26 kuukautta.