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A NASA espera lançar um transceptor de laser infravermelho próximo para testar um sistema que poderá um dia ser usado para se comunicar com astronautas em Marte.
As Comunicações Ópticas do Espaço Profundo (DSOC) irá para o vazio com Psyche, um sonda perseguidora de asteroides que está programado para decolar em 5 de outubro. Enquanto eles viajam em direção a 16 Psyche, um asteroide rico em metal, o sistema DSOC passará dois anos tentando se comunicar via laser com duas estações terrestres no sul da Califórnia.
A NASA acredita que os lasers de infravermelho próximo do DSOC podem superar as velocidades de transmissão de dados alcançadas usando rádios.
“DSOC foi projetado para demonstrar 10 a 100 vezes a capacidade de retorno de dados de sistemas de rádio de última geração usados no espaço hoje”, entusiasmado Abi Biswas, tecnólogo de projetos da DSOC que trabalha no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA. “Comunicações a laser de alta largura de banda para órbita próxima à Terra e para satélites em órbita lunar foram comprovadas, mas o espaço profundo apresenta novos desafios.”
O mais recente veículo espacial da NASA, Perseverance, pode comunicar com orbiters a dois megabits por segundo. O Mars Reconnaissance Orbiter pode conversar com a Terra entre 0,5 a 4 megabits por segundo.
Melhorar essas velocidades por um fator entre 10 e 100 com lasers, portanto, tem um benefício óbvio – mesmo que o limite incômodo que é a velocidade da luz signifique que não permitirá comunicações síncronas com o Planeta Vermelho.
O DSOC usa luz infravermelha próxima, que pode transportar mais informações do que ondas de rádio, permitindo que as estações terrestres recebam mais dados de uma só vez. Os cientistas também se beneficiariam se as espaçonaves que se aventurassem mais longe no Sistema Solar pudessem enviar imagens mais detalhadas ou até mesmo vídeos capturados por suas câmeras.
O transceptor DSOC usa uma câmera acoplada a um telescópio de 22 cm de abertura para escanear e captar automaticamente um uplink de laser infravermelho próximo transmitido do Laboratório de Telescópio de Comunicação Óptica (OCTL) da NASA em Wrightwood, Califórnia, para receber comandos. Ele também localizará o Telescópio Hale de 5,1 metros no Observatório Palomar da Caltech no Condado de San Diego, Califórnia, a cerca de 130 quilômetros de distância do OCTL, e transmitirá dados para ele.
O detector de fótons no Telescópio Hale é resfriado criogenicamente para amortecer qualquer ruído, para que possa detectar melhor a luz do laser do DSOC. O tempo que leva para enviar e receber sinais do DSOC aumentará com o tempo à medida que a espaçonave Psyche viaja em direção ao asteróide alvo.
A distância máxima que o experimento DSOC deverá cobrir é de mais de 300 milhões de quilômetros.
Para melhor garantir que o transceptor de laser possa captar o sinal de uplink, os engenheiros equiparam a espaçonave Psyche com suportes especiais que mantêm seu telescópio no lugar, evitando que seja afetado por vibrações.
“Cada componente do DSOC exibe uma nova tecnologia – desde os lasers de uplink de alta potência até o sistema de apontamento no telescópio do transceptor e até os detectores extremamente sensíveis que podem contar os fótons à medida que chegam”, explicou Bill Klipstein, gerente de projeto do DSOC no JPL. “A equipe ainda precisou desenvolver novas técnicas de processamento de sinal para espremer informações de tais sinais fracos transmitidos por grandes distâncias.” ®
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