A tecnologia de comunicação óptica da NASA está revolucionando a transmissão de dados no espaço profundo

NASA”s Psyche spacecraft is depicted receiving a laser signal from the Deep Space Optical Communications uplink ground station at JPL”s Table Mountain Facility in this artist”s concept. The DSOC experiment consists of an uplink and downlink station, plus a flight laser transceiver flying with Psyche. Credit: NASA/JPL-Caltech

#Psyche 

A NASA alcançou um marco importante em comunicações espaciais com sua tecnologia de comunicações ópticas, ao enviar dados a uma distância de 290 milhões de milhas até a espaçonave Psyche. Este feito estabeleceu um novo recorde para a comunicação a laser, permitindo transmissões de alta velocidade em missões espaciais futuras.

Comunicações a Laser de Alta Velocidade

A tecnologia de comunicações ópticas no espaço profundo da NASA quebrou um recorde ao transmitir um sinal a laser para a espaçonave Psyche, localizada a cerca de 290 milhões de milhas (460 milhões de quilômetros) da Terra. Essa distância equivale à maior separação entre a Terra e Marte. Pouco tempo após esse marco, em 29 de julho, o experimento de tecnologia completou a primeira fase de suas operações, que começaram com o lançamento da Psyche em 13 de outubro de 2023.

Segundo Meera Srinivasan, responsável pelas operações do projeto no Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA, na Califórnia, “a comunicação a laser exige um alto nível de precisão, e antes do lançamento não sabíamos quanta degradação de desempenho veríamos nas distâncias mais extremas”. Agora, as técnicas utilizadas para rastreamento e apontamento foram validadas, mostrando que a comunicação óptica pode ser uma forma robusta e transformadora de explorar o sistema solar.

The Deep Space Optical Communications (DSOC) technology demonstration”s flight laser transceiver is shown at NASA”s Jet Propulsion Laboratory in Southern California in April 2021, before being installed inside its box-like enclosure that was later integrated with NASA”s Psyche spacecraft. The transceiver consists of a near-infrared laser transmitter to send high-rate data to Earth, and a sensitive photon-counting camera to receive ground-transmitted low-rate data. The transceiver is mounted on an assembly of struts and actuators – shown in this photograph – that stabilizes the optics from spacecraft vibrations. Credit: NASA/JPL-Caltech

Avanços na Tecnologia Espacial

O experimento de comunicações ópticas no espaço profundo é composto por um transceptor a laser a bordo da Psyche e duas estações terrestres. O Telescópio Hale, com abertura de 5 metros, no Observatório Palomar, na Califórnia, atua como estação de recepção, enquanto o Laboratório de Telescópio de Comunicações Ópticas do JPL serve como estação de envio, capaz de transmitir dados a 7 quilowatts de potência.

A comunicação a laser pode transportar dados até 100 vezes mais rápido do que frequências de rádio, permitindo a transmissão de informações científicas complexas, imagens em alta definição e vídeos – essenciais para as futuras missões de astronautas a Marte e além. Enquanto isso, a Psyche segue estável e saudável, usando propulsão iônica para se dirigir a um asteroide rico em metais no cinturão principal de asteroides entre Marte e Júpiter.

NASA”s Psyche Mission aims to unlock the mysteries of the metallic asteroid 16 Psyche, located in the asteroid belt between Mars and Jupiter. This unique mission focuses on exploring what is thought to be the exposed core of a primitive planet, offering a rare glimpse into the building blocks of planet formation. The findings could shed light on the Earth”s own core and offer clues about the solar system”s history. Credit: NASA/JPL-Caltech/ASU

Transmissão de Dados a Distâncias Interplanetárias

Os dados são enviados e recebidos como bits codificados em luz infravermelha, que possui uma frequência maior do que ondas de rádio, permitindo transferências mais rápidas. Quando a Psyche estava a 33 milhões de milhas (53 milhões de quilômetros) de distância – distância semelhante à aproximação mais próxima de Marte “, a tecnologia conseguiu transmitir dados a uma taxa de 267 megabits por segundo, equivalente a uma conexão de internet de alta velocidade.

Em 24 de junho, quando a espaçonave estava a 240 milhões de milhas (390 milhões de quilômetros) da Terra, a taxa de download alcançada foi de 6,25 megabits por segundo, bem acima do que seria possível com sistemas de rádio em distâncias semelhantes.

Inovações nas Comunicações Espaciais:

O objetivo do projeto é demonstrar que a comunicação óptica pode transmitir dados com maior eficiência do que tecnologias tradicionais. Durante os testes, foram enviados conjuntos únicos de dados, incluindo arte digital, imagens dos mascotes da equipe e um vídeo ultra-HD de 45 segundos com cenas da Terra e do espaço.

Em 11 de dezembro de 2023, a primeira transmissão de vídeo ultra-HD do espaço para a Terra foi realizada com sucesso, enviando imagens de um gato chamado Taters a partir de 19 milhões de milhas de distância. Isso demonstrou que a redução na taxa de transmissão é proporcional ao quadrado inverso da distância.

A próxima fase envolve reativar o transceptor a laser no dia 4 de novembro, para verificar sua operação após um ano. Essa atividade permitirá operar o equipamento em sua capacidade máxima, provando o potencial revolucionário das comunicações ópticas para futuras missões espaciais.


Publicado em 19/10/2024 09h52


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