Το διαστημικό σκάφος Psyche της NASA, το οποίο μεταφέρει το πείραμα Deep Space Optical Communications (DSOC), έγραψε ιστορία καθώς μετέδωσε με επιτυχία ένα μήνυμα με λέιζερ στη Γη από απόσταση που ξεπερνά τη Σελήνη. Το τεχνολογικό αυτό κατόρθωμα, που σηματοδοτεί την πιο μακρινή επίδειξη οπτικής επικοινωνίας, έχει τη δυνατότητα να φέρει επανάσταση στις μεθόδους επικοινωνίας των διαστημικών σκαφών.
Το DSOC, μέρος μιας διετούς τεχνολογικής επίδειξης που ταξιδεύει μαζί με το Psyche στο ταξίδι του προς τον αστεροειδή Psyche, χρησιμοποίησε ένα near-infrared λέιζερ κωδικοποιημένο με δεδομένα δοκιμής από τη θέση του σε απόσταση περίπου 16 εκατομμυρίων χιλιομέτρων – περίπου 40 φορές μακρύτερα από τη Σελήνη. Το μήνυμα του λέιζερ μεταδόθηκε στο τηλεσκόπιο Hale του αστεροσκοπείου Palomar του Caltech στην Καλιφόρνια.
Το Jet Propulsion Laboratory της NASA (JPL), που επιβλέπει και τις δύο αποστολές, ανακοίνωσε την επίτευξη του “πρώτου φωτός” στις 14 Νοεμβρίου. Αυτό το ορόσημο επιτεύχθηκε μέσω ενός ακριβούς ελιγμού που επέτρεψε στον πομποδέκτη λέιζερ του DSOC να κλειδώσει στον ισχυρό φάρο λέιζερ ανόδου του JPL στο αστεροσκοπείο Table Mountain, επιτρέποντας στο λέιζερ καθόδου να στοχεύσει το αστεροσκοπείο του Caltech σε απόσταση 130 χιλιομέτρων.
Η Trudy Kortes, διευθύντρια τεχνολογικών επιδείξεων στα κεντρικά γραφεία της NASA, υπογράμμισε τη σημασία της επίτευξης του πρώτου φωτός, δηλώνοντας ότι είναι ένα από τα πολλά κρίσιμα ορόσημα του DSOC που οδηγούν σε επικοινωνίες υψηλότερου ρυθμού δεδομένων. Αυτές οι εξελίξεις αποσκοπούν στην υποστήριξη μελλοντικών αποστολών, συμπεριλαμβανομένου του φιλόδοξου στόχου της αποστολής ανθρώπων στον Άρη.
Αν και οι οπτικές επικοινωνίες έχουν χρησιμοποιηθεί και στο παρελθόν σε τροχιά γύρω από τη Γη, η επίδειξη αυτή αντιπροσωπεύει την πιο μακρινή απόσταση που επιτυγχάνεται με ακτίνες λέιζερ. Η επικοινωνία με λέιζερ περιλαμβάνει τη μετάδοση δεδομένων μέσω των ταλαντώσεων των φωτεινών κυμάτων, επιτρέποντας πρωτοφανείς ταχύτητες μετάδοσης δεδομένων. Η τεχνολογική επίδειξη της DSOC στοχεύει σε ταχύτητες μετάδοσης 10-100 φορές μεγαλύτερες από τα σημερινά κορυφαία συστήματα ραδιοεπικοινωνίας που χρησιμοποιεί η NASA.
Η χρήση των ακτίνων λέιζερ προσφέρει το πλεονέκτημα της συμπίεσης σημαντικά περισσότερων δεδομένων σε στενότερα κύματα σε σύγκριση με τα παραδοσιακά ραδιοκύματα. Αυτή η αυξημένη ικανότητα μετάδοσης δεδομένων ανοίγει τις πόρτες για τη μεταφορά επιστημονικών οργάνων υψηλότερης ανάλυσης και τη διευκόλυνση ταχύτερων επικοινωνιών σε πιθανές αποστολές στο βαθύ διάστημα. Η προοπτική ζωντανών ροών βίντεο από την επιφάνεια του Άρη γίνεται πιο εφικτή με τις βελτιωμένες δυνατότητες μετάδοσης δεδομένων της οπτικής επικοινωνίας.
Ο δρ Jason Mitchell, διευθυντής του τμήματος προηγμένων τεχνολογιών επικοινωνιών και πλοήγησης στο πλαίσιο του προγράμματος διαστημικών επικοινωνιών και πλοήγησης της NASA, τόνισε ότι η οπτική επικοινωνία αποτελεί ευλογία για τους επιστήμονες και τους ερευνητές, επιτρέποντας την ανθρώπινη εξερεύνηση του βαθέως διαστήματος παρέχοντας περισσότερα δεδομένα για ανακαλύψεις.
Παρά την επιτυχία αυτής της τεχνολογικής επίδειξης ρεκόρ, οι προκλήσεις βρίσκονται μπροστά μας. Καθώς οι αποστάσεις οπτικής επικοινωνίας αυξάνονται, απαιτείται βέλτιστη ακρίβεια στην κατεύθυνση της δέσμης λέιζερ και η ισχύς του σήματος μειώνεται, οδηγώντας σε πιθανή καθυστέρηση της επικοινωνίας. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής της 14ης Νοεμβρίου, χρειάστηκαν περίπου 50 δευτερόλεπτα για να ταξιδέψουν τα φωτόνια από το Psyche στη Γη. Καθώς το Psyche φτάνει στην πιο μακρινή του απόσταση, ο χρόνος ταξιδιού αναμένεται να αυξηθεί σε περίπου 20 λεπτά, γεγονός που απαιτεί προσαρμογές για αλλαγές στις θέσεις τόσο της Γης όσο και του διαστημικού σκάφους.
Η Meera Srinivasan, επικεφαλής επιχειρήσεων για το DSOC στο JPL, αναγνώρισε την τεράστια πρόκληση, αλλά τόνισε την επιτυχή ενσωμάτωση των επίγειων μέσων και του πομποδέκτη πτήσης κατά τη διάρκεια της δοκιμής. Όπως εύστοχα εξέφρασε ο Abi Biswas, Τεχνολόγος Έργου για το DSOC στο JPL, η ανταλλαγή “ψηφίδων φωτός” από και προς το βαθύ διάστημα αντιπροσωπεύει μια πιθανή αλλαγή στο μέλλον της επικοινωνίας για τη διαστημική εξερεύνηση.
