A NASA usa lasers para enviar informações de e para a Terra, empregando feixes invisíveis para atravessar os céus, enviando terabytes de dados – fotos e vídeos – para aumentar nosso conhecimento do universo. Essa capacidade é conhecida como comunicação a laser ou óptica, embora esses feixes infravermelhos seguros para os olhos não possam ser vistos pelos olhos humanos.
“Estamos entusiasmados com a promessa que as comunicações a laser oferecerão nos próximos anos”, diz Badri Younes, vice-administrador associado e gerente de programa de Comunicações e Navegação Espacial (SCaN) na sede da NASA em Washington. “Essas missões e demonstrações inauguram a nova Década da Luz da NASA, na qual a NASA trabalhará com outras agências governamentais e o setor comercial para expandir drasticamente as futuras capacidades de comunicação para a exploração espacial e permitir oportunidades econômicas vibrantes e robustas”.

Os sistemas de comunicação a laser fornecem missões com taxas de dados aumentadas, o que significa que eles podem enviar e receber mais informações em uma única transmissão em comparação com as ondas de rádio tradicionais. Além disso, os sistemas são mais leves, mais flexíveis e mais seguros. As comunicações a laser podem complementar as comunicações de radiofrequência, que a maioria das missões da NASA usa hoje.

Demonstração do relé de comunicações a laser (LCRD)

Em 7 de dezembro de 2021, o Laser Communications Relay Demonstration (LCRD) foi lançado em órbita, a cerca de 22.000 milhas da Terra, para testar as capacidades das comunicações a laser. O LCRD é a primeira demonstração de tecnologia da agência de um sistema de retransmissão a laser bidirecional. Agora que o LCRD está em órbita, os avanços nas comunicações a laser da NASA continuam.

Programa de experimentadores do LCRD

Em maio de 2022, a NASA certificou que o LCRD está pronto para realizar experimentos. Esses experimentos estão testando e refinando sistemas a laser – o objetivo geral da missão. Experimentos fornecidos pela NASA, outras agências governamentais, academia e indústria estão medindo os efeitos de longo prazo da atmosfera nos sinais de comunicação a laser; avaliar a aplicabilidade da tecnologia para futuras missões; e testando os recursos de relé a laser em órbita.

“Começaremos a receber alguns resultados de experimentos quase imediatamente, enquanto outros são de longo prazo e levarão tempo para que as tendências surjam durante o período de experimento de dois anos do LCRD”, disse Rick Butler, líder de projeto do programa de experimentadores do LCRD no Goddard Space Flight da NASA. Centro em Greenbelt, Maryland. “O LCRD responderá às perguntas da indústria aeroespacial sobre comunicações a laser como uma opção operacional para aplicações de alta largura de banda”.

"O programa ainda está procurando novos experimentos, e quem estiver interessado deve entrar em contato", disse Butler. "Estamos explorando a comunidade de comunicações a laser e esses experimentos mostrarão como a óptica funcionará para organizações internacionais, indústria e academia".

A NASA continua aceitando propostas de novos experimentos para ajudar a refinar tecnologias ópticas, aumentar o conhecimento e identificar aplicações futuras.

O LCRD até transmitirá dados enviados pelo público logo após seu lançamento na forma de resoluções de Ano Novo compartilhadas com contas de mídia social da NASA. Essas resoluções serão transmitidas de uma estação terrestre na Califórnia e retransmitidas através do LCRD para outra estação terrestre localizada no Havaí como mais uma demonstração das capacidades do LCRD.

TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD)

Recentemente, após o LCRD, a carga útil TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD) foi lançada em 25 de maio de 2022, como parte da missão Pathfinder Technology Demonstrator 3 (PTD-3), da Estação da Força Espacial de Cabo Canaveral na missão Transporter-5 da SpaceX. O TBIRD apresentará downlinks de dados de 200 gigabits por segundo - a maior taxa óptica já alcançada pela NASA.

A TBIRD continua a infusão de comunicações ópticas da NASA, demonstrando os benefícios que as comunicações a laser podem ter para missões científicas próximas à Terra que capturam dados importantes e grandes imagens detalhadas. A TBIRD está enviando de volta terabytes de dados em uma única passagem, demonstrando os benefícios de uma largura de banda mais alta e dando à NASA mais informações sobre os recursos das comunicações a laser em pequenos satélites. TBIRD é do tamanho de uma caixa de lenços!

"No passado, projetamos nossos instrumentos e naves espaciais em torno da restrição de quantos dados podemos obter do espaço para a Terra", disse Beth Keer, gerente de projeto do TBIRD. "Com as comunicações ópticas, estamos exagerando na quantidade de dados que podemos trazer de volta. É realmente uma capacidade que muda o jogo."

Modem de usuário de órbita terrestre baixa LCRD integrado e terminal amplificador (ILLUMA-T)

Lançado no início de 2023 no tronco Dragon da 27ª missão comercial de serviços de reabastecimento da SpaceX para a Estação Espacial Internacional, o Terminal Amplificador e Modem de Usuário de Órbita Baixa LCRD (ILLUMA-T) trará comunicações a laser para o laboratório em órbita e capacitará os astronautas que vivem e trabalhando lá com recursos de dados aprimorados.

O ILLUMA-T reunirá informações de experimentos a bordo da estação e enviará os dados ao LCRD a 1,2 gigabits por segundo. Nesse ritmo, um longa-metragem poderia ser baixado em menos de um minuto. O LCRD então transmitirá essas informações para as estações terrestres no Havaí ou na Califórnia.

“O ILLUMA-T e o LCRD trabalharão juntos para se tornar o primeiro sistema a laser a demonstrar a órbita baixa da Terra para a órbita geossíncrona e os links de comunicações terrestres”, disse Chetan Sayal, gerente de projeto do ILLUMA-T na NASA Goddard.

Sistema de Comunicação Óptica Orion Artemis II (O2O)

O Sistema de Comunicações Ópticas Orion Artemis II (O2O) trará comunicações a laser para a Lua a bordo da espaçonave Orion da NASA durante a missão Artemis II. O2O será capaz de transmitir imagens e vídeos de alta resolução quando os astronautas retornarem à região lunar pela primeira vez em mais de 50 anos. O Artemis II será o primeiro voo lunar tripulado a demonstrar tecnologias de comunicação a laser, enviando dados para a Terra com uma taxa de downlink de até 260 megabits por segundo.

“Ao infundir novas tecnologias de comunicação a laser nas missões Artemis, estamos capacitando nossos astronautas com mais acesso a dados do que nunca”, disse Steve Horowitz, gerente de projeto da O2O. “Quanto mais altas as taxas de dados, mais informações nossos instrumentos podem enviar para a Terra e mais ciência nossos exploradores lunares podem realizar”.

Os esforços de comunicação a laser da NASA também se estendem ao espaço profundo. Atualmente, a NASA está trabalhando em um futuro terminal que poderia testar as comunicações a laser contra distâncias extremas e restrições de apontamento desafiadoras.

Seja trazendo comunicações a laser para missões próximas à Terra, a Lua ou o espaço profundo, a infusão de sistemas ópticos será essencial para futuras missões da NASA. As taxas de dados mais altas das comunicações a laser permitirão que as missões de exploração e ciência enviem mais dados de volta à Terra e descubram mais sobre o universo. A NASA poderá usar informações de imagens, vídeos e experimentos para explorar não apenas a região próxima à Terra, mas também para se preparar para futuras missões a Marte e além. + Explorar mais

Próxima demonstração de comunicações a laser da NASA instalada, integrada