Comunicações ópticas, transmitir dados usando lasers infravermelhos, tem o potencial de ajudar a NASA a retornar mais dados para a Terra do que nunca. Os benefícios desta tecnologia para missões de exploração e ciências da Terra são enormes. Em apoio à missão de demonstrar esta tecnologia, A NASA concluiu recentemente a instalação de sua mais nova estação ótica terrestre em Haleakala, Havaí.

A estação terrestre de última geração, chamada Optical Ground Station 2 (OGS-2), é a segunda das duas estações terrestres ópticas a serem construídas que coletarão dados transmitidos à Terra pela Demonstração de Relé de Comunicações a Laser da NASA (LCRD). Lançado no início de 2021, esta missão pioneira será o eixo do primeiro sistema operacional de retransmissão de comunicações ópticas da NASA. Enquanto outros esforços da NASA usaram comunicações ópticas, este será o primeiro sistema de retransmissão da NASA usando totalmente óptico, dando à NASA a oportunidade de testar este método de comunicação e aprender lições valiosas de sua implementação. Os satélites retransmissores criam ligações de comunicação críticas entre a ciência e as missões de exploração e a Terra, permitindo que essas missões transmitam dados importantes para cientistas e gerentes de missão em casa.

Embora as comunicações ópticas forneçam missões com muitas vantagens, pode ser interrompido por interferência atmosférica, como nuvens. O OGS-2 foi escolhido para ser localizado no Havaí por causa de seu céu limpo, mas o mau tempo ainda pode acontecer. Em um dia nublado, O LCRD teria que esperar antes de transmitir os dados. Para evitar atrasos, os serviços podem ser transferidos para outra estação terrestre desenvolvida pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA; OGS-1, localizado na Table Mountain, Califórnia. Para monitorar a cobertura de nuvem e determinar se OGS-1 é necessário, o parceiro comercial Northrop Grumman forneceu uma estação de monitoramento atmosférico que observa as condições climáticas no local. Esta estação de monitoramento funciona de forma quase autônoma 24 horas por dia, sete dias por semana.

LCRD e OGS-2 irão demonstrar as inúmeras capacidades de óptica, ou laser, comunicações para uso como um relé de comunicações. As comunicações ópticas fornecem benefícios significativos para as missões, incluindo aumentos de taxa de dados de 10 a 100 vezes mais do que sistemas de comunicação de radiofrequência comparáveis. Este aumento significa dados de maior resolução para missões, dando aos cientistas uma visão muito mais detalhada de nosso planeta e sistema solar. Os benefícios também incluem menores necessidades de energia, tamanho e peso, significando maior vida útil da bateria, mais espaço para instrumentos adicionais em espaçonaves e economia potencial de custos no lançamento devido a cargas úteis mais leves.

"O LCRD e suas estações terrestres demonstrarão as comunicações ópticas como um relé, o que significa que as missões serão capazes de transmitir dados de pontos em sua órbita sem linha de visão direta das estações terrestres, "disse Dave Israel, Investigador principal do LCRD no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "Em 2013, A Demonstração de Comunicação do Laser Lunar da NASA estabeleceu um recorde de largura de banda de comunicação espacial da Lua usando comunicações ópticas com um sistema que requer linha de visão direta. "

A Rede Espacial da NASA gerencia a integração do OGS-2, teste e operações e, eventualmente, operará o LCRD. A Rede Espacial supervisiona uma constelação de satélites de comunicação da NASA, conhecido como Tracking and Data Relay Satellites, e suas estações terrestres associadas, que inclui o Complexo White Sands em White Sands, Novo México. A rede fornece serviços de comunicação contínua para missões em órbita baixa da Terra por meio de radiofrequência. Embora a radiofrequência continue a ter utilidade nas comunicações espaciais no futuro, as crescentes necessidades de comunicação de muitas missões exigem maiores taxas de dados.

A instalação do OGS-2 foi um esforço colaborativo entre o governo, instituições comerciais e acadêmicas. O Laboratório Lincoln do Instituto de Tecnologia de Massachusetts forneceu o terminal de teste e diagnóstico, que consiste em três partes:um subsistema óptico, subsistema digital e eletrônica do controlador. Os três componentes enviam, receber e processar sinais ópticos de e para LCRD.

Comunicações ópticas, por meio do desenvolvimento do LCRD e seus dois terminais de aterramento, poderia ter impactos de longo alcance para o conhecimento futuro da Terra e de nosso sistema solar. Spacecraft equipped with optical communications systems will effectively allow enhanced data, such as high-resolution video, to be brought back down to Earth faster, thanks to increased data rates. Com esses dados, scientists will get a closer look at our universe with the potential to uncover exciting new discoveries.