Representação artística do Sistema de Comunicações Ópticas que traz capacidades de comunicação a laser para a Lua a bordo da espaçonave Orion da NASA durante o Artemis II. Crédito: NASA
NASAO programa Artemis da empresa está avançando em tecnologias de comunicação a laser com parcerias do setor privado, levando a taxas de transmissão de dados mais altas para missões espaciais. Esta inovação, crucial para futuras explorações lunares e marcianas, promete uma transferência de dados mais eficiente e rápida.
A NASA está trabalhando com parceiros da indústria privada e pequenas empresas sob a direção da Artemis para produzir sistemas de comunicação a laser avançados, escalonáveis e acessíveis que possam permitir uma maior exploração e descoberta além da Terra para o benefício de todos.
As comunicações a laser, ou ópticas, proporcionam às missões taxas de dados aumentadas – o que significa que as missões que utilizam tecnologia laser podem enviar e receber mais informações numa única transmissão em comparação com aquelas que utilizam ondas de rádio tradicionais. Quando uma nave espacial utiliza comunicações a laser para enviar informações, a luz infravermelha agrupa os dados em ondas mais compactas para que as estações terrestres na Terra possam receber mais dados de uma só vez. Os sistemas de comunicação a laser podem fornecer taxas de dados 10 a 100 vezes mais altas do que os sistemas de rádio usados atualmente pelas missões espaciais.
À medida que os instrumentos científicos evoluem para capturar dados de alta definição, as missões necessitarão de formas rápidas de transmitir informações à Terra. Levaria cerca de nove semanas para transmitir um mapa completo de Marte de volta à Terra com os atuais sistemas de radiofrequência. Com lasers, levaria apenas cerca de nove dias.
Avanço das tecnologias laser
Através da colaboração de pequenas empresas, o Programa de Comunicações e Navegação Espacial (SCaN) da NASA financiou o desenvolvimento bem-sucedido de uma nova tecnologia laser. Desenvolvido pela Fibertek Inc., o Terminal Óptico de Laser Basestation é uma unidade de laser de quatro canais que pode permitir a transmissão de comunicações de alta potência para a Lua durante o teste de voo do Artemis II. Artemis II enviará uma tripulação de quatro astronautas em uma viagem ao redor da Lua e os trará de volta em segurança, abrindo caminho para futuras missões de exploração humana de longo prazo à superfície lunar e, eventualmente, a Marte.
Conhecido como Sistema de Comunicações Ópticas Orion Artemis II, a demonstração do Artemis II usará comunicações a laser para transmitir imagens e vídeos de alta resolução da região lunar para duas estações terrestres. Uma das duas estações terrestres, localizadas no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, é o Terminal Óptico de Baixo Custo.
O Terminal Óptico de Baixo Custo no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, usa hardware comercial pronto para uso ou ligeiramente modificado para reduzir as despesas de implementação de tecnologia de comunicação a laser. Crédito: NASA
Em setembro de 2023, a tecnologia da Fibertek foi integrada à estação terrestre terminal de baixo custo da NASA e testada com sucesso. O Terminal Óptico de Baixo Custo da NASA é um telescópio com cerca de 27 polegadas de diâmetro feito principalmente de peças comerciais prontas para uso. Usar componentes comerciais é mais econômico do que desenvolver hardware personalizado e também pode tornar uma arquitetura escalável para replicação. O Terminal Óptico de Baixo Custo servirá de modelo para futuras estações terrestres.
“As comunicações a laser, com foco em links diretos para a Terra, são uma tecnologia em desenvolvimento que é essencial para a NASA atender à sua futura capacidade de comunicação e necessidades de navegação. À medida que amadurecemos qualquer tecnologia, é vital estabelecer e apoiar uma cadeia de abastecimento doméstica saudável”, disse o Dr. Jason Mitchell, diretor da Divisão de Tecnologias Avançadas de Comunicações e Navegação da SCaN na sede da NASA em Washington. “As pequenas empresas americanas desempenham um papel fundamental nessa cadeia, e nosso envolvimento com a Fibertek Inc.
O Glenn Research Center da NASA em Cleveland e o Programa de Pesquisa de Inovação para Pequenas Empresas da NASA financiaram o desenvolvimento do Terminal Óptico de Laser Basestation. Por meio do America’s Seed Fund, a NASA fornece às pequenas empresas financiamento federal em estágio inicial para tecnologias inovadoras para o avanço das missões da agência.
“O investimento da NASA no desenvolvimento desta tecnologia é vantajoso para a agência e para a Fibertek, bem como para quaisquer outros futuros integradores de sistemas ou desenvolvedores que queiram usar a tecnologia de comunicação a laser”, disse Nang Pham, gerente de projetos para pequenas empresas da SCaN. na NASA Glenn.
Enquanto a NASA se prepara para enviar humanos de volta à Lua pela primeira vez em 50 anos, as novas tecnologias laser permitirão sistemas de comunicação laser mais eficientes, expandindo o conhecimento da humanidade sobre a nossa Lua e o que está além dela.
