Műholdak és űrszondák jelenleg rádióhullámok segítségével kommunikálnak a Földdel és egymással. Az adatátviteli sebesség növelésére és tömörítési eljárásokra kifejlesztett innovatív megoldások ellenére a NASA rádiófrekvenciás kapacitása viszont nem fog tudni lépést tartani az eljövendő műszerek és az emberes űrrepülés által támasztott igényekkel. A megoldást a jelenlegi rendszer optikai technológiával való kiegészítése fogja jelenteni, lézer-alapú kommunikációval ugyanis az átsugárzott adatmennyiség a jelenlegi tíz-százszorosára lesz növelhető. Az új technológiákat azonban tesztelni kell, mielőtt igazán fontos műveleteket bíznánk rájuk.

Föld körüli pályán keringő műholdak közötti kommunikációra már végeztek kísérletet korábban. Most azonban egy olyan berendezésen, a Lunar Laser Communications Demonstration (LLCD) egységen dolgoznak a NASA Goddard Űrközpontjában, amivel egészen a Holdig kiterjeszthetik a lézer-beszélgetéseket. A berendezés a 2013-ban startoló kicsiny LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) űrszondán fog helyet kapni, ami a Hold por- és gáz-környezetét fogja vizsgálni. Az LLCD pedig a lézeres távolsági kommunikáció alapjául szolgáló koncepciókat fogja kipróbálni, egészen 622 Mb/s-es átviteli sebességig, ami körülbelül ötszöröse a legjobb rádiófrekvenciás megoldásoknak.

A Lunar Laser Communications Demonstrator részegységei: az optikai rendszer (a), a modem (b) és a vezérlő elektronika (c).

A teljes körű teszteknek viszont várniuk kell a Laser Communications Relay Demonstration (LCRD) projekt elkészültére, aminek a NASA nemrég szavazott meg támogatást a technológiai demonstrációs küldetések programjában (Technology Demonstration Mission). Az LRCD, ami egy kereskedelmi műholdon fog helyet kapni, két különböző modemmel fog rendelkezni: az egyik, az LLCD-re hasonlító egység kis fogyasztású és a távoli űrbe tartó űrszondákon kaphat majd helyet, míg a másik Föld körül keringő műholdaknak és az ISS-nek biztosíthat sokkal nagyobb, akár másodpercenként több tíz gigabites adatátviteli sebességet.

Felejtsük el a rádiótányérokat: íme a Lunar Lasercom Ground Terminal. Négy 40 cm-es távcső fogja venni az adást, míg négy 15 cm-es távcsővel fognak lézerjeleket visszaküldeni a LADEE-nek.

De ha a lézeres kommunikáció ennyivel többet tud, miért nem tértünk még át rá teljesen? Nos, bár lézerrel sokkal nagyobb adatsebességet lehet elérni, vannak hátrányai is: a rossz időjárás és különösen a felhőzet – ami a rádióhullámok számára átlátszó – torzítja vagy blokkolja a látható fényt. A sikeres működéshez több földi állomásra lesz szükség, illetve a műholdaknak vagy az adóegységeknek is gyakran kell majd változtatni a térbeli helyzetét. A lézereknek szofisztikáltabb technológiára is szüksége lesz: antennák helyett optikai távcsövekre illetve sokkal pontosabb helyzetmeghatározásra és követésre. Jól jönnek majd azok a rádióhullámok azért a jövőben is.

A Lunar Relay Communications Demonstrator egység akcióban egy távközlési műhold fedélzetén.

Molnár László

Forrás: NASA Lunar Science Institute

Képek forrása:

1.) 4.): NASA

2.) 3.): NASA / MIT