O conceito artístico da nave espacial Psyche, que conduzirá uma exploração direta de um asteróide considerado um núcleo planetário despojado. Crédito:SSL / ASU / P. Rubin / NASA / JPL-Caltech
Uma espaçonave destinada a explorar um asteróide único também testará um novo hardware de comunicação que usa lasers em vez de ondas de rádio.
O pacote Deep Space Optical Communications (DSOC) a bordo da missão Psyche da NASA utiliza fótons - a partícula fundamental da luz visível - para transmitir mais dados em um determinado período de tempo. O objetivo do DSOC é aumentar o desempenho e a eficiência das comunicações da espaçonave de 10 a 100 vezes em relação aos meios convencionais, tudo sem aumentar a carga da missão em massa, volume, potência e / ou espectro.
O aproveitamento das vantagens oferecidas pelas comunicações a laser deve revolucionar os empreendimentos espaciais futuros - um dos principais objetivos da Diretoria de Missão de Tecnologia Espacial (STMD) da NASA.
O projeto DSOC está desenvolvendo tecnologias-chave que estão sendo integradas em um Flight Laser Transceiver (FLT) digno de espaço profundo, trabalho de alta tecnologia que irá avançar este modo de comunicação para o Nível de Preparação de Tecnologia (TRL) 6. Alcançar um nível de TRL 6 equivale a ter uma tecnologia que é um protótipo totalmente funcional ou modelo representacional.
Como uma demonstração de tecnologia para "mudar o jogo", DSOC é exatamente isso. O Programa de Desenvolvimento de Mudança de Jogo da NASA STMD financiou a fase de desenvolvimento de tecnologia do DSOC. A demonstração de vôo é financiada conjuntamente pela STMD, o Programa de Missão de Demonstração Tecnológica (TDM) e NASA / HEOMD / Comunicação e Navegação Espacial (SCaN).
O trabalho no pacote de laser é baseado no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia.
"As coisas estão se adaptando razoavelmente e temos uma quantidade considerável de atividades de teste em andamento, "diz Abhijit Biswas, Tecnólogo de Projetos DSOC em Sistemas de Comunicação de Voo no JPL. A entrega de DSOC para integração dentro da missão Psyche é esperada em 2021 com o lançamento da espaçonave para ocorrer no verão de 2022, ele explica.
"Pense no transceptor laser de vôo DSOC a bordo do Psyche como um telescópio, "Biswas explica, capaz de receber e transmitir luz laser em rajadas de fótons precisamente cronometradas.
A arquitetura DSOC é baseada na transmissão de um feixe de laser da Terra para auxiliar na estabilização da linha de visão para possibilitar o apontamento de um feixe de laser de downlink. O laser a bordo da espaçonave Psyche, Biswas diz, é baseado em um amplificador de potência do oscilador mestre que usa fibras ópticas.
O farol de laser para o DSOC será transmitido da Table Mountain Facility do JPL localizada perto da cidade de Wrightwood, Califórnia, na Floresta Nacional de Angeles. O envio de dados do DSOC do espaço será recebido em um telescópio terrestre de grande abertura no Palomar Mountain Observatory, na Califórnia, perto de San Diego.
O dispositivo Deep Space Optical Communication (DSOC) enviará altas taxas de dados para um telescópio na montanha Palomar, Califórnia. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Biswas prevê operar o DSOC talvez 60 dias após o lançamento, dado check-out da espaçonave Psyche após a decolagem. Os testes do equipamento a laser ocorrerão em distâncias de 0,1 a 2,5 unidades astronômicas (UA) na sonda externa. Uma UA tem aproximadamente 150 milhões de quilômetros - ou a distância entre a Terra e o sol.
"Estou muito animado por estar na missão, "diz Biswas, que trabalha com tecnologia de comunicação a laser desde o final dos anos 1990. "É um privilégio único trabalhar no DSOC."
A missão Psyche foi selecionada para voar no início de 2017 no Programa de Descoberta da NASA, uma série de baixo custo, missões espaciais robóticas altamente focadas que estão explorando o sistema solar.
A espaçonave será lançada no verão de 2022 a 16 Psiquê, um asteróide de metal distinto cerca de três vezes mais longe do Sol do que a Terra. A chegada planejada da sonda ao asteróide do cinturão principal ocorrerá em 2026.
Lindy Elkins-Tanton é diretora da Escola de Exploração Terrestre e Espacial da Arizona State University em Tempe. Ela é a principal investigadora da missão Psiquê.
"Estou emocionado que Psyche esteja conseguindo voar o pacote Deep Space Optical Communications, "Elkins-Tanton diz." Em primeiro lugar, a tecnologia é alucinante e traz à tona todo o meu geek interior. Quem não quer se comunicar usando lasers, e multiplicar a quantidade de dados que podemos enviar e receber? "
Elkins-Tanton acrescenta que aproximar os voos espaciais robóticos e humanos é fundamental para o futuro espacial da humanidade. "Ter nossa tecnologia de teste de missão robótica que esperamos nos ajude a eventualmente nos comunicar com as pessoas no espaço profundo é uma excelente integração das missões da NASA e todos os nossos objetivos, " ela diz.
Ao projetar um simples, nave espacial de grande herança para fazer a emocionante exploração do mundo do metal Psiquê, "Acho que tanto a propulsão elétrica solar quanto as comunicações ópticas do espaço profundo parecem futuristas ao extremo. Estou orgulhoso da NASA e de nossa comunidade técnica por tornar isso possível, "Elkins-Tanton conclui.
Biswas explica que o DSOC é um experimento pioneiro. O futuro é realmente brilhante para a tecnologia, ele sugere, como a instalação de uma infraestrutura de telecomunicações capaz em torno de Marte.
"Isso permitiria o apoio de astronautas que vão e eventualmente pousam em Marte, "Biswas disse." As comunicações a laser irão aumentar essa capacidade tremendamente. A capacidade de enviar de volta de Marte para a Terra muitas informações, incluindo o streaming de imagens de alta definição, vai ser muito habilitador. "
