da NASA Rede do Espaço Profundo (DSN) tem sido responsável por manter contato com missões que se aventuram além da Órbita Terrestre Baixa (LEO) desde 1963. Além de retransmitir comunicações e instruções, o DSN enviou imagens impressionantes e dados científicos inestimáveis de volta à Terra. À medida que as missões se tornam mais sofisticadas, a quantidade de dados que podem recolher e transmitir aumenta rapidamente. Para atender a essas necessidades crescentes, a NASA fez a transição para transmissões de espectro de rádio com maior largura de banda. No entanto, não há como aumentar as taxas de dados sem aumentar o tamanho das suas antenas ou a potência dos seus transmissores de rádio.
Para atender a essas necessidades, a NASA criou o Comunicações ópticas no espaço profundo (DSOC), que depende de luz focada (lasers) para transmitir vídeo de largura de banda muito alta e outros dados do espaço profundo. Em comparação com o rádio convencional, os arranjos ópticos são normalmente mais rápidos, mais seguros, mais leves e mais flexíveis. Num teste recente, a NASA utilizou este demonstrador de tecnologia para transmitir um vídeo para a Terra a uma distância recorde de 31 milhões de km (19 milhões de milhas) – cerca de 80 vezes a distância entre a Terra e a Lua. O vídeo, apresentando um gato chamado Taters, marca um marco histórico e demonstra a eficácia das comunicações ópticas.
O vídeo de teste de 15 segundos foi transmitido através de um dispositivo de última geração transceptor laser de vooum transmissor infravermelho próximo que foi instalado com o DSOC na missão Psyche da NASA antes de lançado em 13 de outubro de 2023. O vídeo foi enviado na taxa de bits máxima do sistema de 267 megabits por segundo (Mbps) e levou 101 segundos para chegar à Terra. O instrumento enviou um laser infravermelho próximo codificado para o Telescópio Hale no Observatório Palomar da Caltech, onde foi baixado. Os quadros do vídeo em loop foram então enviados para o Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, onde o vídeo foi reproduzido em tempo real.
Um marco importante
A demonstração de comunicações a laser foi projetada para transmitir dados a taxas de 10 a 100 vezes maiores do que até mesmo os sistemas de radiofrequência mais avançados usados atualmente em missões no espaço profundo. Enquanto o Psique missão viaja em direção ao Cinturão Principal de Asteróides para se encontrar com o asteróide metálico (que dá nome), o sistema enviará sinais para a Terra até Marte, que está atualmente em sua distância mais distante da Terra. A demonstração tecnológica abrirá caminho para sistemas de comunicação que enviam dados científicos complexos, imagens de alta definição e vídeo.
Esta tecnologia permitirá futuras missões ao espaço profundo, incluindo o próximo grande salto da NASA: o envio de missões tripuladas a Marte. Disse Bill Klipstein, gerente de projeto da demonstração tecnológica no JPL, em um comunicado da NASA Comunicado de imprensa:
“Um dos objetivos é demonstrar a capacidade de transmitir vídeo em banda larga por milhões de quilômetros. Nada no Psyche gera dados de vídeo, por isso geralmente enviamos pacotes de dados de teste gerados aleatoriamente. Mas para tornar este evento significativo mais memorável, decidimos trabalhar com designers do JPL para criar um vídeo divertido, que capte a essência da demonstração como parte da missão Psyche.”
Este último marco ocorre logo após o sistema coletar sua “primeira luz” em 14 de novembro, seguido por verificações semanais mostrando velocidades de downlink mais rápidas e maior precisão de apontamento. Durante uma verificação na noite de 4 de dezembro, o projeto demonstrou taxas de bits de downlink de 62,5 Mbps, 100 Mbps e 267 Mbps. Isso é comparável às velocidades de download da Internet de banda larga e permitiu à equipe baixar um total de 1,3 terabits de dados. Isto é um pouco mais dados do que a NASA transferiu do Magalhães nave espacial durante toda a duração da sua missão (1990 a 1994). Disse Ken Andrews, líder de operações de voo do projeto no JPL:
“Quando alcançamos a primeira luz, estávamos entusiasmados, mas também cautelosos. Esta é uma tecnologia nova e estamos experimentando como ela funciona”, “Mas agora, com a ajuda de nossos colegas da Psyche, estamos nos acostumando a trabalhar com o sistema e podemos ficar presos à espaçonave e aos terminais terrestres por mais tempo do que nós. poderia anteriormente. Estamos aprendendo algo novo durante cada checkout.”
Apresentando Taters!
O pequeno vídeo de ultra-alta definição, carregado antes do lançamento, apresenta um gato malhado laranja chamado Taters – o gato de um funcionário do JPL. Taters é mostrado perseguindo um ponteiro laser enquanto sua frequência cardíaca, cor e raça são incluídas na tela. O vídeo inclui gráficos sobrepostos que ilustram diversas características da missão, como o caminho orbital de Psyche, a cúpula do telescópio Palomar e informações técnicas sobre o laser e sua taxa de bits de dados. Disse Ryan Rogalin, líder de eletrônicos do receptor do projeto no JPL:
“Apesar de transmitir a milhões de quilômetros de distância, ele conseguiu enviar o vídeo mais rápido do que a maioria das conexões de internet banda larga. Na verdade, após receber o vídeo em Palomar, ele foi enviado ao JPL pela internet, e essa conexão era mais lenta que o sinal vindo do espaço profundo. JPL Laboratório de Design fez um trabalho incrível nos ajudando a mostrar essa tecnologia – todo mundo adora Taters.”
A mensagem foi selecionada por vários motivos, incluindo a popularidade dos memes de gatos hoje e para estabelecer uma conexão histórica. Em 1928, uma pequena estátua do popular personagem de desenho animado Felix, o Gato, foi apresentada em um teste de transmissão televisiva. A este respeito, a NASA mantém a tradição de apresentar felinos em demonstrações de tecnologia inovadora!
Em Marte… e além!
A capacidade de transmitir dados, imagens e vídeos em alta definição do espaço profundo é crucial para os planos da NASA para futuras missões a Marte e além. Além dos benefícios científicos mencionados acima, as comunicações ópticas de alta taxa de dados também permitirão que os astronautas permaneçam em contacto com a Terra durante missões de longa duração. Para a missão proposta da NASA a Marte, só os trânsitos durarão nove meses, seguidos por mais de um ano de operações à superfície. Isso representa cerca de três anos que os astronautas passarão longe de suas famílias e de todo o conforto de casa.
A este respeito, o desenvolvimento de redes de comunicações que possam lidar com maiores larguras de banda e taxas de transferência é essencial para o sucesso da missão e para a manutenção da saúde e sanidade dos astronautas. Vice-administradora da NASA, Pam Melroy resumido:
“Essa conquista ressalta nosso compromisso com o avanço das comunicações ópticas como um elemento-chave para atender às nossas futuras necessidades de transmissão de dados. Aumentar a nossa largura de banda é essencial para alcançar os nossos objetivos futuros de exploração e ciência, e esperamos o avanço contínuo desta tecnologia e a transformação da forma como comunicamos durante futuras missões interplanetárias.”
Para ver um detalhamento e uma descrição dos componentes do vídeo, Clique aqui.
Leitura adicional: NASA
