Una animación conceptual que muestra un satélite que utiliza láseres para transmitir datos desde Marte a la Tierra. Crédito:Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA
La NASA está desarrollando un pionero, demostración de tecnología a largo plazo de lo que podría convertirse en el Internet de alta velocidad del cielo.
La demostración de relé de comunicaciones láser (LCRD) ayudará a la NASA a comprender las mejores formas de operar los sistemas de comunicaciones láser. Podrían permitir velocidades de datos mucho más altas para las conexiones entre la nave espacial y la Tierra, como enlace descendente de datos científicos y comunicaciones de astronautas.
"LCRD es el siguiente paso en la implementación de la visión de la NASA de usar comunicaciones ópticas para misiones cercanas a la Tierra y al espacio profundo, "dijo Steve Jurczyk, administrador asociado de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial de la NASA, que lidera el proyecto LCRD. "Esta tecnología tiene el potencial de revolucionar las comunicaciones espaciales, y estamos emocionados de asociarnos con la oficina del programa de Navegación y Comunicaciones Espaciales de la Dirección de Misión de Operaciones y Exploración Humana, MIT Lincoln Labs y la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en este esfuerzo ".
Comunicaciones láser, también conocidas como comunicaciones ópticas, codifica datos en un haz de luz, que luego se transmite entre naves espaciales y finalmente a terminales terrestres. Esta tecnología ofrece velocidades de datos que son de 10 a 100 veces mejores que los sistemas de comunicaciones de radiofrecuencia (RF) actuales. Igualmente importante, Los sistemas de comunicación láser pueden ser mucho más pequeños que los sistemas de radio. permitir que los sistemas de comunicación de la nave espacial tengan un tamaño menor, Requisitos de peso y potencia. Tal capacidad se volverá de vital importancia a medida que los humanos se embarquen en largos viajes a la luna. Marte y más allá.
Un ingeniero examina el componente del conjunto de cardán y pestillo de uno de los dos conjuntos de módulos ópticos de LCRD. El módulo óptico, cuando se combina con los módems y la electrónica del controlador, constituyen la carga útil de vuelo del LCRD. Crédito:Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / Sandra Vilevac
"LCRD está diseñado para funcionar durante muchos años y permitirá a la NASA aprender a utilizar de forma óptima esta nueva tecnología disruptiva, "dijo Don Cornwell, director de la división de Navegación y Comunicaciones Avanzadas de la oficina del programa de Navegación y Comunicaciones Espaciales en la Sede de la NASA, que lidera el desarrollo del instrumento. "También estamos diseñando un terminal láser para la Estación Espacial Internacional que utilizará LCRD para transmitir datos desde la estación al suelo a velocidades de datos de gigabit por segundo. Planeamos volar este nuevo terminal en 2021, y una vez probado, esperamos que muchas otras misiones de la NASA que orbitan la Tierra también envíen copias de él para transmitir sus datos a través de LCRD a la tierra ".
La misión se basa en la demostración de comunicaciones láser lunar (LLCD), una misión pionera muy exitosa que voló a bordo del Explorador de polvo y medio ambiente de la atmósfera lunar en 2013. Si bien LLCD fue el primero en demostrar comunicaciones láser de alta velocidad de datos más allá de la órbita terrestre baja, LCRD demostrará la longevidad operativa y la confiabilidad de la tecnología. La misión también probará las capacidades de LCRD en muchas condiciones ambientales y escenarios operativos diferentes.
"Hemos aprendido mucho a lo largo de los años sobre las comunicaciones por radiofrecuencia y cómo funcionan para aprovechar al máximo la tecnología, "Dave Israel, Investigador principal de LCRD, dijo sobre el sistema de comunicaciones actual. "Con LCRD, tendremos la oportunidad de poner a prueba las comunicaciones láser para probar el rendimiento en diferentes condiciones climáticas y momentos del día para obtener esa experiencia ".
LCRD está diseñado para funcionar entre dos y cinco años. Dos terminales de tierra equipados con módems láser ubicados en Table Mountain, California, y en Hawái demostrará capacidad de comunicaciones desde y hacia LCRD, que se ubicará en una órbita que coincida con la rotación de la Tierra, llamada órbita geosincrónica, entre las dos estaciones.
Actualmente, los ingenieros están probando los conjuntos de módulos ópticos en el banco de pruebas ópticas construido por Goddard para garantizar la precisión de puntería durante la próxima misión. Crédito:Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / Sandra Vilevac
La carga útil LCRD consta de dos terminales ópticos idénticos conectados por un componente llamado unidad de conmutación espacial, que actúa como un enrutador de datos. La unidad de conmutación espacial también está conectada a un enlace descendente de radiofrecuencia.
Los módems traducen datos digitales en señales láser o de radiofrecuencia y viceversa. Una vez que convierten los datos en luz láser, el módulo óptico enviará los datos a la Tierra. Para hacerlo el módulo debe estar perfectamente apuntado para recibir y transmitir los datos. El módulo de electrónica del controlador (CE) ordena a los actuadores que ayuden a apuntar y estabilizar el telescopio a pesar de cualquier movimiento o vibración en la nave espacial.
LCRD pasó recientemente con éxito una revisión de puntos de decisión clave y ha pasado a la etapa de integración y prueba de desarrollo, durante el cual los ingenieros se asegurarán de que cada componente se comporte según lo previsto después del lanzamiento del instrumento. El lanzamiento está programado para el verano de 2019.
El equipo de LCRD está dirigido por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Los socios incluyen el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, y el Laboratorio Lincoln del MIT.
LCRD es un proyecto dentro de la Misión de Demostración de Tecnología de la Dirección de Misión de Tecnología Espacial de la NASA, que realiza demostraciones a nivel de sistema de tecnologías y capacidades transversales y cierra la brecha entre los desafíos científicos y de ingeniería y las innovaciones tecnológicas necesarias para superarlos, permitiendo nuevas misiones espaciales sólidas como LCRD.
