Uma animação conceitual que descreve um satélite usando lasers para retransmitir dados de Marte para a Terra. Crédito:Goddard Space Flight Center da NASA
A NASA está desenvolvendo um caminho pioneiro, demonstração de tecnologia de longo prazo do que poderia se tornar a internet de alta velocidade do céu.
O Laser Communications Relay Demonstration (LCRD) ajudará a NASA a compreender as melhores maneiras de operar os sistemas de comunicação a laser. Eles poderiam permitir taxas de dados muito mais altas para conexões entre a espaçonave e a Terra, como downlink de dados científicos e comunicações com astronautas.
"LCRD é o próximo passo na implementação da visão da NASA de usar comunicações ópticas para missões próximas à Terra e no espaço profundo, "disse Steve Jurczyk, administrador associado da Diretoria de Missão de Tecnologia Espacial da NASA, que lidera o projeto LCRD. "Esta tecnologia tem o potencial de revolucionar as comunicações espaciais, e estamos entusiasmados com a parceria com o escritório do programa de Comunicações e Navegação Espacial da Diretoria de Missão de Exploração Humana e Operações, MIT Lincoln Labs e a Força Aérea dos EUA neste esforço. "
Comunicações laser, também conhecido como comunicações ópticas, codifica dados em um feixe de luz, que é então transmitido entre as espaçonaves e, eventualmente, para os terminais da Terra. Essa tecnologia oferece taxas de dados 10 a 100 vezes melhores do que os atuais sistemas de comunicação de radiofrequência (RF). Tão importante quanto, os sistemas de comunicação a laser podem ser muito menores do que os sistemas de rádio, permitindo que os sistemas de comunicação da espaçonave tenham um tamanho menor, requisitos de peso e potência. Essa capacidade se tornará extremamente importante à medida que os humanos embarcarem em longas viagens para a lua, Marte e além.
Um engenheiro examina o gimbal e o componente do conjunto da trava de um dos dois conjuntos de módulos ópticos do LCRD. O módulo óptico, quando combinado com os modems e os componentes eletrônicos do controlador, compõem a carga útil de voo do LCRD. Crédito:Goddard Space Flight Center da NASA / Sandra Vilevac
"O LCRD foi projetado para operar por muitos anos e permitirá que a NASA aprenda como usar de forma otimizada essa nova tecnologia disruptiva, "disse Don Cornwell, diretor da divisão de Comunicação Avançada e Navegação do escritório do programa de Comunicações Espaciais e Navegação na Sede da NASA, que lidera o desenvolvimento do instrumento. "Também estamos projetando um terminal de laser para a Estação Espacial Internacional que usará LCRD para transmitir dados da estação para o solo em taxas de dados de gigabit por segundo. Planejamos voar neste novo terminal em 2021, e uma vez testado, esperamos que muitas outras missões da NASA em órbita terrestre também enviem cópias dele para transmitir seus dados através do LCRD para o solo. "
A missão baseia-se na Demonstração de Comunicações do Laser Lunar (LLCD), uma missão de descoberta de muito sucesso que voou a bordo do Lunar Atmosphere Dust and Environment Explorer em 2013. Embora o LLCD tenha sido o primeiro a demonstrar comunicações de laser de alta taxa de dados além da órbita baixa da Terra, O LCRD demonstrará a longevidade operacional e a confiabilidade da tecnologia. A missão também testará as capacidades do LCRD em muitas condições ambientais e cenários operacionais diferentes.
"Aprendemos muito ao longo dos anos sobre comunicações de radiofrequência e como funcionam para aproveitar ao máximo a tecnologia, "Dave Israel, Principal investigador do LCRD, disse sobre o sistema de comunicações atual. "Com LCRD, teremos a oportunidade de testar as comunicações a laser para testar o desempenho em diferentes condições climáticas e horários do dia para obter essa experiência. "
O LCRD foi projetado para funcionar entre dois e cinco anos. Dois terminais de aterramento equipados com modems a laser localizados na Table Mountain, Califórnia, e no Havaí demonstrará capacidade de comunicação de e para LCRD, que estará localizado em uma órbita que corresponda à rotação da Terra, chamada de órbita geossíncrona, entre as duas estações.
Os engenheiros estão atualmente testando os conjuntos do módulo óptico na bancada de teste óptico construída por Goddard para garantir a precisão do apontamento durante a missão que se aproxima. Crédito:Goddard Space Flight Center da NASA / Sandra Vilevac
A carga útil LCRD consiste em dois terminais ópticos idênticos conectados por um componente chamado unidade de comutação espacial, que atua como um roteador de dados. A unidade de comutação espacial também é conectada a um downlink de radiofrequência.
Os modems convertem dados digitais em sinais de laser ou radiofrequência e vice-versa. Depois de converterem os dados em luz laser, o módulo óptico enviará os dados para a Terra. Para fazer isso, o módulo deve estar perfeitamente apontado para receber e transmitir os dados. O módulo de eletrônica do controlador (CE) comanda os atuadores para ajudar a apontar e estabilizar o telescópio, apesar de qualquer movimento ou vibração na espaçonave.
O LCRD foi aprovado recentemente em uma revisão de ponto de decisão importante e passou para o estágio de integração e teste de desenvolvimento, durante o qual os engenheiros garantirão que cada componente se comporte conforme planejado após o lançamento do instrumento. O lançamento está programado para ocorrer no verão de 2019.
A equipe do LCRD é liderada pelo Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. Os parceiros incluem o Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, e Lincoln Laboratory do MIT.
LCRD é um projeto dentro da missão de demonstração tecnológica da Diretoria de Missão de Tecnologia Espacial da NASA, que realiza demonstrações em nível de sistema de tecnologias e recursos transversais e preenche a lacuna entre os desafios científicos e de engenharia e as inovações tecnológicas necessárias para superá-los, permitindo novas missões espaciais robustas como LCRD.
