NASA demonstriert Laserkommunikation von

NASA/Goddard Space Flight Center

Bild: ILLUMA-T-Nutzlast der NASA in einem Goddard-Reinraum. Die Nutzlast wird auf der Internationalen Raumstation installiert und soll mit der Laser Communications Relay Demonstration der NASA höhere Datenraten demonstrieren.mehr sehen

Bildnachweis: Bildnachweis: Dennis Henry

Die NASA nutzt die Internationale Raumstation – ein fußballfeldgroßes Raumschiff, das die Erde umkreist –, um mehr über das Leben und Arbeiten im Weltraum zu erfahren. Seit über 20 Jahren bietet die Raumstation eine einzigartige Plattform für Untersuchungen und Forschung in Bereichen wie Biologie, Technologie, Landwirtschaft und mehr. Es dient als Zuhause für Astronauten, die Experimente durchführen und unter anderem die Weltraumkommunikationsfähigkeiten der NASA weiterentwickeln.

Im Jahr 2023 schickt die NASA eine Technologiedemonstration namens Integrated LCRD Low Earth Orbit User Modem and Amplifier Terminal (ILLUMA-T) zur Raumstation. Gemeinsam werden ILLUMA-T und die im Dezember 2021 gestartete Laser Communications Relay Demonstration (LCRD) das erste bidirektionale, durchgängige Laser-Relay-System der NASA vervollständigen.

Mit ILLUMA-T wird das Space Communications and Navigation (SCaN)-Programmbüro der NASA die Leistungsfähigkeit der Laserkommunikation von der Raumstation aus demonstrieren. Laserkommunikationssysteme verwenden unsichtbares Infrarotlicht und senden und empfangen Informationen mit höheren Datenraten. Mit höheren Datenraten können Missionen in einer einzigen Übertragung mehr Bilder und Videos zur Erde zurücksenden. Sobald ILLUMA-T auf der Raumstation installiert ist, wird es die Vorteile demonstrieren, die höhere Datenraten für Missionen im erdnahen Orbit haben könnten.

„Laserkommunikation bietet Missionen mehr Flexibilität und eine schnellere Möglichkeit, Daten aus dem Weltraum zurückzubekommen“, sagte Badri Younes, ehemaliger stellvertretender stellvertretender Administrator des SCaN-Programms der NASA. „Wir integrieren diese Technologie bei Demonstrationen in der Nähe der Erde, auf dem Mond und im Weltraum.“

Neben höheren Datenraten sind Lasersysteme leichter und verbrauchen weniger Strom – ein entscheidender Vorteil bei der Entwicklung von Raumfahrzeugen. ILLUMA-T hat ungefähr die Größe eines Standardkühlschranks und wird an einem externen Modul auf der Raumstation befestigt, um seine Demonstration mit LCRD durchzuführen.

Derzeit demonstriert LCRD die Vorteile eines Laserrelais im geosynchronen Orbit – 22.000 Meilen von der Erde entfernt – durch die Übertragung von Daten zwischen zwei Bodenstationen und die Durchführung von Experimenten zur weiteren Verbesserung der Laserfähigkeiten der NASA.

„Sobald ILLUMA-T auf der Raumstation ist, sendet das Terminal hochauflösende Daten, einschließlich Bilder und Videos, mit einer Rate von 1,2 Gigabit pro Sekunde an LCRD“, sagte Matt Magsamen, stellvertretender Projektmanager für ILLUMA-T. „Dann werden die Daten vom LCRD an Bodenstationen in Hawaii und Kalifornien gesendet. Diese Demonstration wird zeigen, wie Laserkommunikation Missionen im erdnahen Orbit zugute kommen kann.“

ILLUMA-T wird als Nutzlast der 29. Commercial Resupply Services-Mission von SpaceX für die NASA gestartet. In den ersten zwei Wochen nach dem Start wird ILLUMA-T aus dem Rumpf des Dragon-Raumschiffs entfernt und in der japanischen Experimentiermodul-Exposed-Einrichtung (JEM-EF) der Station installiert, die auch als „Kibo“ bekannt ist – was auf Japanisch „Hoffnung“ bedeutet .

Nach der Installation der Nutzlast wird das ILLUMA-T-Team vorläufige Tests und Tests im Orbit durchführen. Nach Abschluss wird das Team den ersten Lichtstrahl der Nutzlast passieren – ein entscheidender Meilenstein, bei dem die Mission ihren ersten Laserlichtstrahl durch ihr optisches Teleskop zum LCRD sendet.

Sobald das erste Licht erreicht ist, werden Experimente zur Datenübertragung und Laserkommunikation beginnen und während der gesamten Dauer der geplanten Mission fortgesetzt.

In Zukunft wird die operative Laserkommunikation die Radiofrequenzsysteme ergänzen, die heute die meisten Weltraummissionen nutzen, um Daten nach Hause zu senden. ILLUMA-T ist nicht die erste Mission, die die Laserkommunikation im Weltraum testet, bringt die NASA jedoch der operativen Einführung der Technologie näher.

Zu den Vorgängern von ILLUMA-T gehören neben LCRD auch das 2022 TeraByte InfraRed Delivery System, das derzeit die Laserkommunikation auf einem kleinen CubeSat im erdnahen Orbit testet; die Lunar Laser Communications Demonstration, bei der während der Mission Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer im Jahr 2014 Daten von und zur Mondumlaufbahn zur Erde und zurück übertragen wurden; und die optische Nutzlast 2017 für Lasercomm Science, die zeigte, wie Laserkommunikation den Informationsfluss zwischen Erde und Weltraum im Vergleich zu Funksignalen beschleunigen kann.

Das Testen der Fähigkeit der Laserkommunikation, in verschiedenen Szenarien höhere Datenraten zu erzeugen, wird der Luft- und Raumfahrtgemeinschaft dabei helfen, die Fähigkeit für zukünftige Missionen zum Mond, zum Mars und in den Weltraum weiter zu verbessern.

Die ILLUMA-T-Nutzlast wird vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, verwaltet. Zu den Partnern gehören das Programmbüro der Internationalen Raumstation im Johnson Space Center der NASA in Houston und das Lincoln Laboratory des Massachusetts Institute of Technology. ILLUMA-T wird durch das Space Communications and Navigation (SCaN)-Programm am NASA-Hauptquartier in Washington finanziert.

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