Die NASA erreichte diesen Sommer einen Meilenstein in der optischen Kommunikation mit dem Weltraum, indem sie ein Lasersignal an ihre Raumsonde Psyche sendete, die derzeit auf dem Weg zu einem metallischen Asteroiden zwischen Mars und Jupiter ist. Bei einer Rekordentfernung von 290 Millionen Kilometern, was der maximalen Entfernung zwischen Erde und Mars entspricht, ermöglichte diese Übertragung, die Leistungsfähigkeit des optischen Kommunikationssystems unter realen Bedingungen zu testen.
Durchbruch in der Weltraumkommunikation
« Dieser Schritt ist bedeutsam. Laserkommunikation erfordert hohe Präzision, und vor dem Start von Psyche wussten wir nicht, wie stark die Leistung bei solchen Entfernungen beeinträchtigt sein würde. sagte Meera Srinivasan, Projektbetriebsleiterin am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Kalifornien. Das Experiment ermöglichte somit die Validierung der Leistungsfähigkeit von Tracking- und Pointing-Techniken für die optische Kommunikation und bestätigte deren Potenzial für die zukünftige Erforschung unseres Sonnensystems.
Für diese Übertragungen nutzt die NASA einen Laser-Transceiver an Bord der Raumsonde Psyche und zwei Bodenstationen. Das Palomar-Observatorium in Kalifornien, ausgestattet mit einem Teleskop mit 5 Metern Durchmesser, empfängt die aus dem Weltraum gesendeten Signale, während das JPL Optical Communications Laboratory die Daten von der Erde mit einer Laserleistung von 7 Kilowatt überträgt.
Die optische Kommunikation zeichnet sich durch eine bis zu hundertmal schnellere Datenübertragungsgeschwindigkeit als aktuelle Funksysteme aus. Laser ermöglichen durch die Verwendung einer höheren Frequenz die Übertragung von mehr Daten in einem einzigen Strahl. Als es etwa 53 Millionen Kilometer von der Erde entfernt war – die Mindestentfernung zum Mars – erreichte das System eine beeindruckende Geschwindigkeit von 267 Mbit/s, vergleichbar mit Hochgeschwindigkeits-Internetverbindungen auf der Erde. Selbst bei mehr als 240 Millionen Kilometern blieb der Durchsatz bei 6,25 Mbit/s, eine Leistung, die bei Funkkommunikationssystemen unter ähnlichen Bedingungen noch nie zuvor erreicht wurde.
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Über die Leistung hinaus eröffnet diese Demonstration neue Möglichkeiten für zukünftige bemannte Erkundungsmissionen zum Mars und darüber hinaus, indem sie die Übertragung komplexer wissenschaftlicher Daten und hochauflösender Videos ermöglicht. Per Laser wurde ein 45-sekündiges Ultra-High-Definition-Video aus dem Weltraum übertragen, das Bilder der Erde, des Weltraums und sogar ein Video einer Katze (mit dem Namen Taters) enthielt. Diese zuvor im Speicher von Psyche gespeicherten Inhalte verdeutlichten die Fähigkeit des Systems, große Dateien mit beispielloser Geschwindigkeit zu versenden.
Ziel dieser NASA-Mission ist es, in Zusammenarbeit mit Institutionen wie MIT und Caltech die Machbarkeit eines zuverlässigen und schnellen Kommunikationssystems für Weltraummissionen zu demonstrieren. Bisher durchgeführte Tests haben in der ersten Betriebsphase bereits knapp 11 Terabyte Daten übertragen.
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