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    NASA preparada para demonstrar comunicações de raios-X no espaço
    p A fonte modulada de raios-X, um componente-chave na primeira demonstração da NASA de comunicação de raios-X no espaço. Crédito:NASA / W. Hrybyk

    p Um novo tipo experimental de tecnologia de comunicação do espaço profundo está programado para ser demonstrado na Estação Espacial Internacional nesta primavera. p Atualmente, A NASA depende de ondas de rádio para enviar informações entre a espaçonave e a Terra. A tecnologia emergente de comunicações a laser oferece taxas de dados mais altas que permitem que a espaçonave transmita mais dados por vez. Esta demonstração envolve comunicações de raios-X, ou XCOM, o que oferece ainda mais vantagens.

    p Os raios X têm comprimentos de onda muito mais curtos do que o infravermelho e o rádio. Isso significa que, em princípio, O XCOM pode enviar mais dados com a mesma quantidade de potência de transmissão. Os raios X podem ser transmitidos em feixes mais estreitos, assim, usando menos energia ao se comunicar em grandes distâncias.

    p Se for bem sucedido, o experimento pode aumentar o interesse na tecnologia de comunicação, o que poderia permitir taxas de dados em gigabits por segundo mais eficientes para missões no espaço profundo. Gigabits por segundo é uma taxa de transferência de dados equivalente a um bilhão de bits, ou unidades binárias simples, por segundo. Essas taxas extremamente altas de transferência de dados não são comuns atualmente, mas novos projetos de pesquisa empurraram a capacidade de computação para essa faixa para algumas tecnologias.

    p "Esperamos muito tempo para demonstrar essa capacidade, "disse Jason Mitchell, engenheiro do Goddard Spaceflight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, que ajudou a desenvolver a demonstração de tecnologia, que depende de um dispositivo chamado fonte modulada de raios-X, ou MXS.

    p "Para algumas missões, O XCOM pode ser uma tecnologia capacitadora devido às distâncias extremas onde devem operar, "Mitchell disse.

    p Talvez de forma mais dramática, pelo menos no que diz respeito ao vôo espacial humano, Os raios X podem perfurar a bainha de plasma quente que se forma à medida que a nave espacial atravessa a atmosfera da Terra a velocidades hipersônicas. O plasma atua como um escudo, cortando as comunicações de radiofrequência com qualquer coisa fora do veículo por vários segundos, um período de tempo de roer as unhas dramaticamente retratado no filme, Apollo 13. Ninguém jamais usou raios-X em um sistema de comunicação, no entanto, para que outras aplicações ainda não concebidas possam surgir, Disse Mitchell.

    p "Nosso objetivo para o futuro imediato é encontrar parceiros interessados ​​em ajudar a desenvolver ainda mais essa tecnologia, "Mitchell disse.

    p Codificando bits digitais

    p Para demonstrar esta nova tecnologia de comunicação, A NASA usará o MXS para gerar pulsos rápidos de raios-X. Operado por outra tecnologia de navegação e computação desenvolvida por Goddard, chamada NavCube, O MXS liga e desliga muitas vezes por segundo enquanto codifica bits digitais para transmissão.

    p A primeira demonstração de comunicação de raios-X da NASA ocorrerá na Estação Espacial Internacional. Esta imagem mostra os locais da Fonte de raios-X modulada e do Explorador de composição de interiores da estrela de nêutrons, ou NICER, que são essenciais para a demonstração. Crédito:NASA

    p Da carga útil experimental, o dispositivo MXS enviará os dados codificados por meio de raios-X modulados para detectores no Explorador de composição de interiores Neutron-star, ou NICER, que está localizado a 50 metros de distância - aproximadamente a largura de um campo de futebol - na estação espacial. Desta maneira, O NICER se torna o receptor de um sinal de raio-X unilateral.

    p Embora o primeiro teste XCOM envolva a transmissão de sinais semelhantes aos de GPS, Mitchell disse que a equipe pode tentar transmitir algo mais complicado após a tentativa inicial.

    p "É importante que transmitamos um código conhecido que possamos identificar para garantir que o NICER receba o sinal exatamente da forma como o enviamos, "Mitchell disse.

    p Embora construído principalmente para coletar dados sobre os objetos mais densos do universo - estrelas de nêutrons e seus parentes mais próximos pulsantes, conhecidos como pulsares - o NICER também foi projetado para demonstrar tecnologia avançada. Além da demonstração XCOM, a missão provou a eficácia da navegação de raios-X no espaço, mostrando em 2017 que os pulsares poderiam ser usados ​​como fontes de tempo para fins de navegação.

    p Durante aquela demonstração de dois dias, que a equipe do NICER realizou com um experimento chamado Station Explorer para tecnologia de sincronização e navegação de raios-X, ou SEXTANT, a missão reuniu 78 medições de pulsares de quatro milissegundos. A equipe alimentou esses dados em algoritmos a bordo para costurar autonomamente uma solução de navegação que revelou a localização do NICER em sua órbita ao redor da Terra como uma carga útil de estação espacial. Dentro de oito horas após o início do experimento, o sistema convergiu em um local dentro das 6,2 milhas almejadas e permaneceu bem abaixo desse limite para o resto do experimento.

    p A capacidade do NICER de realizar ciência e demonstrar emergências, tecnologias revolucionárias chamaram a atenção daqueles que planejam a próxima era de voos espaciais humanos da NASA. Missões que realizam múltiplas funções agora são consideradas um modelo, disse Jake Bleacher, cientista líder em exploração responsável por identificar áreas onde os cientistas de Goddard podem apoiar a exploração humana da Lua e de Marte.

    p Patrimônio Tecnológico

    p A ideia de usar raios-X para se comunicar e navegar teve origem há mais de uma década, quando o investigador principal do NICER, Keith Gendreau, começou a trabalhar na capacitação de tecnologias para um imageador de buraco negro proposto com o objetivo de obter imagens diretas do horizonte de eventos de um buraco negro supermassivo ou do ponto de nenhum retorno onde nada - nem partículas nem fótons - possa escapar.

    p A ideia era estabelecer uma constelação de espaçonaves precisamente alinhadas que, em essência, criariam um interferômetro de raios-X, um instrumento usado para medir deslocamentos em objetos. Ele concebeu a ideia de usar fontes de raios-X como faróis para permitir uma navegação relativa altamente precisa. Usando financiamento de pesquisa e desenvolvimento, ele desenvolveu o MXS.

    p Gendreau então raciocinou que se pudesse modular os raios-X por meio de um modulador, ele também podia se comunicar, assim, dando origem ao conceito de missão três em um NICER.

    p A demonstração do XCOM é gerenciada pelo programa de Comunicações e Navegação Espacial da NASA dentro da Diretoria de Exploração Humana e Missão de Operações. NICER é uma missão de oportunidade em astrofísica dentro do programa Explorers. A Diretoria de Missão de Tecnologia Espacial apóia o componente SEXTANT da missão, demonstrando a navegação da nave espacial baseada em pulsar.


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