NASA, l’esperimento sulle comunicazioni laser

La NASA utilizza la Stazione Spaziale Internazionale, una struttura grande quanto un campo da calcio in orbita attorno alla Terra, per avere quante più informazioni possibili sul lavoro e la vita nello spazio. Per oltre un ventennio, tale stazione ha fornito importanti dati riguardo indagini e ricerche in settori quali tecnologia, biologia, agricoltura e non solo.

Serve come casa per gli astronauti che effettuano esperimenti, tra cui il miglioramento delle capacità di comunicazione della NASA. Nel 2023, l’agenzia spaziale invierà alla stazione una dimostrazione tecnologica nota come Integrated LCRD Low Earth Orbit User Modem and Amplifier Terminal (ILLUMA-T). Insieme, ILLUMA-T e il Laser Communications Relay Demonstration (LCRD), lanciato nel dicembre 2021, completeranno il primo sistema di relè laser end-to-end bidirezionale della NASA.

La NASA dimostrerà la potenza delle comunicazioni laser

Con ILLUMA-T, l’ufficio del programma Space Communications and Navigation (SCaN) della NASA dimostrerà la potenza delle comunicazioni laser dalla stazione spaziale. Utilizzando la luce infrarossa invisibile, i sistemi di comunicazione laser inviano e ricevono informazioni a velocità di trasmissione dati più elevate. 

Con velocità di trasmissione dati più elevate, le missioni possono inviare più immagini e video sulla Terra in un’unica trasmissione. Una volta installato sulla stazione spaziale, ILLUMA-T mostrerà i vantaggi che velocità di trasmissione dati più elevate potrebbero avere per le missioni nell’orbita terrestre bassa.

I vantaggi delle comunicazioni laser

Badri Younes è ex vice amministratore associato del programma SCaN della NASA. L’esperto ha spiegato, tramite alcune dichiarazioni riportate dal portale dell’agenzia spaziale statunitense: “Le comunicazioni laser offrono alle missioni maggiore flessibilità e un modo rapido per recuperare i dati dallo spazio. Stiamo integrando questa tecnologia in dimostrazioni vicino alla Terra, sulla Luna e nello spazio profondo”.

Oltre a velocità di trasmissione dati più elevate, i sistemi laser sono più leggeri e consumano meno energia: un vantaggio fondamentale quando si progettano veicoli spaziali. ILLUMA-T ha all’incirca le dimensioni di un frigorifero standard e sarà fissato a un modulo esterno sulla stazione spaziale per condurre la sua dimostrazione con l’LCRD.

Attualmente, l’LCRD sta dimostrando i vantaggi di un relè laser in orbita geosincrona (a 22.000 miglia dalla Terra) trasmettendo dati tra due stazioni di terra e conducendo esperimenti per perfezionare ulteriormente le capacità laser della NASA. “Una volta che ILLUMA-T sarà sulla stazione spaziale, il terminale invierà dati ad alta risoluzione, comprese immagini e video all’LCRD a una velocità di 1,2 gigabit al secondo”, ha affermato Matt Magsamen, vice project manager di ILLUMA-T. “Quindi, i dati verranno inviati dall’LCRD alle stazioni di terra alle Hawaii e in California. Questa dimostrazione mostrerà come le comunicazioni laser possono apportare benefici alle missioni nell’orbita terrestre bassa”.

Il lancio di ILLUMA-T

ILLUMA-T verrà lanciato come carico utile nella 29esima missione di servizi di rifornimento commerciale di SpaceX per la NASA. Nelle prime due settimane dopo il lancio, ILLUMA-T sarà rimosso dal bagagliaio della navicella spaziale Dragon per essere installato sul JEM-EF (Japanese Experiment Module-Exposed Facility ) della stazione, noto anche come “Kibo”, che in giapponese significa “speranza”. Dopo l’installazione del carico utile, il team ILLUMA-T eseguirà test preliminari e controlli in orbita.

Una volta completato, il team effettuerà un passaggio per la prima luce del carico utile, una tappa fondamentale in cui la missione trasmetterà il suo primo raggio di luce laser attraverso il suo telescopio ottico all’LCRD. Una volta raggiunta la prima luce, inizieranno gli esperimenti di trasmissione dati e comunicazione laser, che proseguiranno per tutta la durata della missione pianificata.

Come si testeranno i laser

In futuro, le comunicazioni laser operative integreranno i sistemi a radiofrequenza, che la maggior parte delle missioni spaziali utilizza oggi per inviare dati a casa. ILLUMA-T non è la prima missione a testare le comunicazioni laser nello spazio, ma avvicina la NASA all’infusione operativa della tecnologia.

Oltre a LCRD, i predecessori di ILLUMA-T includono il sistema TeraByte InfraRed Delivery, che sta attualmente testando le comunicazioni laser su un piccolo CubeSat in orbita terrestre bassa; la dimostrazione delle comunicazioni laser lunari, che ha trasferito dati da e verso l’orbita lunare alla Terra e ritorno durante la missione Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer nel 2014 e l’Optical Payload for Lasercomm Science del 2017, che ha dimostrato come le comunicazioni laser possano accelerare il flusso di informazioni tra la Terra e lo spazio rispetto ai segnali radio.

Fonte: NASA

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