Vor kurzem, um sich zu verbessernWeltraumkommunikation der NASAAufgrund ihrer Fähigkeiten plant die NASA, im Jahr 2023 eine Technologiedemonstration namens „Integrated LCRD Low Earth Orbit User Modem and Amplifier Terminal“ (ILLUMA-T) zur Raumstation zu schicken. Gemeinsam sollen ILLUMA-T und die „Laser Communications Relay Demonstration“ (LCRD) sein Das im Dezember 2021 gestartete Projekt wird das erste bidirektionale End-to-End-Laser-Relaissystem der NASA vervollständigen.
Vorteile von Laserkommunikationssystemen
Laserkommunikationssysteme nutzen unsichtbares Infrarotlicht, um Informationen mit viel höheren Datenraten zu senden und zu empfangen. Während das ursprüngliche Hochfrequenzsystem etwa neun Wochen brauchte, um eine vollständige Karte des Mars zur Erde zurückzusenden, dauerte es bei Verwendung von Lasern etwa neun Tage. Mit höheren Datenraten kann die Mission somit mehr Bilder und Videos in einer einzigen Übertragung zur Erde senden. Sobald ILLUMA-T auf der Raumstation installiert ist, wird es die Vorteile höherer Datenübertragungsraten für LEO-Missionen demonstrieren. Laserkommunikation bietet eine größere Missionsflexibilität und eine schnelle Möglichkeit, auf Daten aus dem Weltraum zuzugreifen. Die NASA integriert diese Technologie derzeit in erdnahe, Mond- und Weltraumdemonstrationen.
Zusätzlich zu den Vorteilen schnellerer Datenraten bieten Lasersysteme aufgrund ihres geringeren Gewichts und ihres geringeren Energieverbrauchs auch entscheidende Vorteile beim Design von Raumfahrzeugen. ILLUMA-T, das ungefähr die Größe eines Standardkühlschranks hat, wird an einem externen Modul befestigt auf der Raumstation für Demonstrationen durch das LCRD. Derzeit demonstriert das LCRD die Vorteile der Laserübertragung im geosynchronen Orbit (22,{2}} Meilen von der Erde entfernt), um die Laserfähigkeiten der NASA durch die Übertragung von Daten und die Durchführung von Experimenten zwischen den beiden Bodenstationen weiter zu verbessern. Sobald ILLUMA-T die Station betritt, sendet das Terminal hochauflösende Daten, einschließlich Bilder und Videos, mit einer Rate von 1.200 Megabit pro Sekunde an das LCRD. Die Daten werden dann vom LCRD an Bodenstationen in Hawaii und Kalifornien gesendet. Diese Demonstration wird zeigen, wie Laserkommunikation NEO-Missionen zugute kommen kann.
ILLUMA-T wird als Nutzlast für die 29. Commercial Resupply Services-Mission von SpaceX für die NASA gestartet. In den ersten zwei Wochen nach dem Start wird ILLUMA-T aus dem Rumpf der Raumsonde Dragon entfernt und in der japanischen Experimentiermodul-Exposure-Einrichtung (JEM-EF) der Raumstation installiert. Sobald die Nutzlast installiert ist, wird das ILLUMA-T-Team erste Tests und Kontrollen im Orbit durchführen. Sobald dies abgeschlossen ist, wird das Team zum ersten Licht der Nutzlast vorstoßen – ein wichtiger Meilenstein für die Mission, die das erste Laserlicht über ihr optisches Teleskop zum LCRD übertragen wird. Sobald das erste Licht vorhanden ist, werden die Experimente zur Datenübertragung und Laserkommunikation beginnen und während der gesamten geplanten Mission fortgesetzt.
Testen von Lasern in verschiedenen Szenarien
In Zukunft wird die operative Laserkommunikation Hochfrequenzsysteme ergänzen, auf die viele Weltraummissionen noch immer angewiesen sind, um Daten zurück zur Erde zu übertragen. Obwohl ILLUMA-T nicht die erste Mission zum Testen der Laserkommunikation im Weltraum ist, bringt sie die NASA der praktischen Anwendung dieser Technologie einen Schritt näher.
Zu den Vorgängern von ILLUMA-T gehören neben LCRD auch das 2022 TeraByte InfraRed Delivery System, das derzeit die Laserkommunikation auf einem kleinen CubeSat im erdnahen Orbit testet, und die Lunar Laser Communications Demonstration, die während der Mondatmosphäre und Staubumgebung 2014 durchgeführt wurde Explorer-Mission, die Daten zwischen der Mondumlaufbahn und der Erde hin- und hersendete; und die optische Nutzlast Lasercomm Science 2017, die zeigte, wie Laserkommunikation den Informationsfluss zwischen Erde und Weltraum im Vergleich zu Funksignalen beschleunigen kann.
Das Testen der Fähigkeit der Laserkommunikation, in verschiedenen Szenarien höhere Datenübertragungsraten zu erzielen, wird der Luft- und Raumfahrtgemeinschaft dabei helfen, die Fähigkeiten für zukünftige Missionen zum Mond, zum Mars und in den Weltraum weiter zu verbessern.
