Nyligen, för att förbättraNASA:s rymdkommunikationkapacitet, planerar NASA att skicka en teknikdemonstration kallad Integrated LCRD Low Earth Orbit User Modem and Amplifier Terminal (ILLUMA-T) till rymdstationen 2023. Tillsammans kommer ILLUMA-T och Laser Communications Relay Demonstration (LCRD) att vara lanserades i december 2021, kommer att slutföra NASA:s första tvåvägs, ände-till-ände laserreläsystem.
Fördelar med laserkommunikationssystem
Laserkommunikationssystem använder osynligt infrarött ljus för att skicka och ta emot information med mycket högre datahastigheter. Medan det ursprungliga radiofrekvenssystemet tog ungefär nio veckor att skicka en komplett karta över Mars tillbaka till jorden, tog det ungefär nio dagar med laser. Således, med högre datahastigheter, kan uppdraget skicka fler bilder och video till jorden i en enda överföring. När den väl har installerats på rymdstationen kommer ILLUMA-T att visa fördelarna med högre dataöverföringshastigheter för LEO-uppdrag. Laserkommunikation ger större uppdragsflexibilitet och ett snabbt sätt att komma åt data från rymden. NASA integrerar för närvarande denna teknik i demonstrationer nära jorden, månen och rymddjupet.
Förutom fördelarna med snabbare datahastigheter erbjuder lasersystem också viktiga fördelar i rymdfarkostdesign på grund av deras lägre vikt och minskade energiförbrukning. ILLUMA-T, som är ungefär lika stort som ett standardkylskåp, kommer att fästas till en extern modul på rymdstationen för demonstrationer genom LCRD. För närvarande demonstrerar LCRD fördelarna med laserrelä i geosynkron bana (22,000 miles från jorden) för att ytterligare förfina NASA:s laserkapacitet genom att överföra data och utföra experiment mellan de två markstationerna. När ILLUMA-T kommer in på stationen kommer terminalen att skicka högupplöst data, inklusive bilder och video, till LCRD med en hastighet av 1 200 megabit per sekund. Data kommer sedan att skickas från LCRD till markstationer i Hawaii och Kalifornien. Denna demonstration kommer att visa hur laserkommunikation kan gynna NEO-uppdrag.
ILLUMA-T lanseras som nyttolasten för SpaceX:s 29:e Commercial Resupply Services-uppdrag för NASA. Under de första två veckorna efter uppskjutningen kommer ILLUMA-T att tas bort från bagageutrymmet på rymdfarkosten Dragon och installeras på rymdstationens Japanese Experiment Module Exposure Facility (JEM-EF). När nyttolasten är installerad kommer ILLUMA-T-teamet att utföra inledande tester och kontroller på omloppsbana. När det är klart kommer teamet att driva mot nyttolastens första ljus - en viktig milstolpe för uppdraget, som kommer att sända det första laserljuset till LCRD genom dess optiska teleskop. När det första ljuset är närvarande, kommer dataöverföring och laserkommunikationsexperiment att börja och fortsätta under hela det planerade uppdraget.
Testa lasrar i olika scenarier
I framtiden kommer operativ laserkommunikation att komplettera radiofrekvenssystem, som många rymduppdrag fortfarande är beroende av för att överföra data tillbaka till jorden. Även om ILLUMA-T inte är det första uppdraget att testa laserkommunikation i rymden, tar det NASA ett steg närmare den praktiska tillämpningen av denna teknik.
Förutom LCRD inkluderar ILLUMA-T:s föregångare 2022 TeraByte InfraRed Delivery System, som för närvarande testar laserkommunikation på en liten CubeSat i omloppsbana nära jorden, och Lunar Laser Communications Demonstration, som under 2014 års månatmosfär och dammmiljö Utforskaruppdrag, skickade data fram och tillbaka mellan månens omloppsbana och jorden; och 2017 Lasercomm Science optiska nyttolast, som visade hur laserkommunikation kan påskynda informationsflödet mellan jorden och rymden jämfört med radiosignaler.
Att testa förmågan hos laserkommunikation att producera högre dataöverföringshastigheter i en mängd olika scenarier kommer att hjälpa flygindustrin att ytterligare förfina kapaciteten för framtida uppdrag till månen, Mars och rymden.
