NASA testet erfolgreich Laserkommunikation im Weltraum

PASADENA / LONDON (IT BOLTWISE) – NASA hat mit der erfolgreichen Nutzung von Laserkommunikation im Weltraum einen bedeutenden Meilenstein erreicht. Diese Technologie könnte die Art und Weise, wie zukünftige Missionen Daten von Mars zur Erde senden, revolutionieren. Die Psyche-Mission hat gezeigt, dass Laser eine schnellere und effizientere Datenübertragung ermöglichen als herkömmliche Radiowellen.

In der Welt der Raumfahrt ist die Übertragung von Daten über Millionen von Meilen eine komplexe Herausforderung. Bisher setzten Raumfahrzeuge hauptsächlich auf Radiowellen, um mit der Erde zu kommunizieren. Doch die NASA hat nun einen Durchbruch erzielt, der die Kommunikation von zukünftigen Missionen, etwa vom Mars, grundlegend verändern könnte. Mit Hilfe von Lasertechnologie gelang es, Daten mit hoher Geschwindigkeit über große Entfernungen zu senden.

Vor zwei Jahren startete die NASA die Psyche-Mission, die ein Experiment namens Deep Space Optical Communications (DSOC) an Bord hatte. Ziel dieses Experiments war es, die Machbarkeit der Nutzung von Lasern anstelle von Radiowellen für die Kommunikation über große Distanzen zu testen. Nach 65 Testsitzungen konnte DSOC erfolgreich nachweisen, dass die laserbasierte Datenübertragung nicht nur funktioniert, sondern auch über Hunderte von Millionen Meilen hinweg zuverlässig ist.

Der letzte Test der Laserkommunikation wurde abgeschlossen, als sich Psyche 218 Millionen Meilen von der Erde entfernt befand – fast die durchschnittliche Entfernung zwischen Erde und Mars. Der Laserstrahl wurde durch den Weltraum gesendet, von der Ausrüstung des Raumfahrzeugs empfangen und dann zurück zur Erde gesendet. Alles funktionierte einwandfrei, was die Leistungsfähigkeit dieser Technologie eindrucksvoll unter Beweis stellte.

Die Technologie zeigte bereits einen Monat nach dem Start, dass sie in der Lage ist, eine Verbindung zwischen Erde und Psyche mittels Laserlicht herzustellen. Clayton Turner, stellvertretender Administrator bei der NASA Space Technology Mission Directorate, erklärte, dass diese Technologie die Erwartungen übertroffen habe, indem sie Datenraten vergleichbar mit denen von Breitband-Internetverbindungen im Haushalt erreichte. Am 11. Dezember 2023 wurde ein ultra-hochauflösendes Video aus einer Entfernung von 19 Millionen Meilen übertragen, und am 3. Dezember 2024 wurden Daten aus einer Entfernung von 307 Millionen Meilen erfolgreich heruntergeladen.

Die Präzision, die für diese Art der Kommunikation erforderlich ist, ist bemerkenswert. Die DSOC-Einrichtung umfasste ein Lasergerät an Bord der Psyche-Raumsonde, einen leistungsstarken 3-Kilowatt-Laser-Uplink auf der Erde und zwei Hauptbodenstationen. Der Uplink-Laser kam von der NASA Table Mountain Facility in Kalifornien, die ein Signal an Psyche sendete, um dem Raumfahrzeug beim Zielen seines Lasersignals zur Erde zu helfen.

Die Rückkehr des Lasersignals war extrem schwach, weshalb die NASA ein 200-Zoll-Teleskop am Palomar Observatory von Caltech nutzte. Die große Lichtsammlerfläche des Teleskops half dabei, genügend Signal – nur wenige Lichtteilchen oder Photonen – zu erfassen, um die Daten zu dekodieren. Trotz Herausforderungen wie Wetterereignissen und Waldbränden in Südkalifornien, die die Bodenoperationen beeinträchtigten, konnte das Team die wöchentliche Routine der optischen Datenübertragung und -empfang von Psyche aufrechterhalten.

Die NASA testete auch neue Methoden zur Signalempfang. In einem Fall wurden Daten an eine hybride Antenne in Kalifornien übertragen, die sowohl Radio- als auch Lasersignale erkennen konnte. Diese Einrichtung umfasste sieben Spiegel, die in einem drei Fuß breiten Array angeordnet waren, um Laserlicht zu sammeln. Eine Technik namens „Arraying“, bei der mehrere Teleskope dasselbe Signal empfangen, wurde ebenfalls erfolgreich getestet.

Kevin Coggins, stellvertretender Administrator des NASA SCaN-Programms, betonte, dass zukünftige Raumfahrtmissionen von der Fähigkeit profitieren werden, hochauflösende Bilder und Instrumentendaten vom Mond und Mars zur Erde zu senden. Die Kombination der traditionellen Funkkommunikation mit der Leistungsfähigkeit der optischen Kommunikation wird es der NASA ermöglichen, diesen neuen Anforderungen gerecht zu werden.

Sean Duffy, amtierender NASA-Administrator, erklärte, dass die Weiterentwicklung der Laserkommunikationstechnologien die USA auf den Weg zum Mars bringe und uns einen Schritt näher daran, hochauflösende Videos und wertvolle Daten von der Marsoberfläche schneller als je zuvor zu streamen. Diese Technologie könnte für zukünftige Astronauten auf dem Mars lebensverändernd sein, da sie eine schnellere, klarere und zuverlässigere Verbindung zur Erde ermöglicht.

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