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Pesquisadores relatam novos resultados do projeto de demonstração da tecnologia Deep Space Optical Communications (DSOC) da NASA, que desenvolve e testa novas fontes de laser avançadas para comunicação óptica no espaço profundo. A capacidade de realizar comunicação óptica de espaço livre em todo o sistema solar iria além das capacidades dos sistemas de comunicação de rádio usados agora e forneceria a largura de banda necessária para futuras missões espaciais transmitirem grandes quantidades de dados, incluindo imagens e vídeos de alta definição.
O sistema de demonstração consiste em um transceptor laser de voo, um transmissor laser terrestre e um receptor laser terrestre. O transmissor de downlink foi instalado na espaçonave Psyche, que viajará para um asteróide de metal exclusivo também chamado Psyche, que orbita o Sol entre Marte e Júpiter.
Malcom. W. Wright, do Laboratório de Propulsão a Jato, Instituto de Tecnologia da Califórnia, apresentará os resultados dos testes funcionais e ambientais do conjunto do transmissor de laser de voo downlink DSOC e do transmissor de uplink terrestre no Congresso de Laser Óptica, de 11 a 15 de dezembro de 2022.
A validação das comunicações ópticas do espaço profundo permitirá o streaming de imagens de alta definição durante a exploração robótica e tripulada de corpos planetários, utilizando recursos comparáveis às telecomunicações de radiofrequência de última geração.
Transmitindo para o espaço profundo
Embora as comunicações ópticas no espaço livre do espaço ao solo tenham sido demonstradas em distâncias tão distantes quanto a lua, estender tais links para alcances do espaço profundo requer novos tipos de transmissores de laser. O laser de vôo de downlink deve ter uma alta eficiência de fótons, ao mesmo tempo em que suporta potência de pico próxima a quilowatts. O laser de uplink requer potências médias de vários quilowatts com largura de linha estreita, boa qualidade de feixe e baixas taxas de modulação.
O conjunto do transmissor de laser de voo usa um laser de amplificador de potência de oscilador principal baseado em fibra co-dopado Er-Yb de potência média de 5 W com larguras de pulso discretas de 0,5 a 8 ns em um feixe de saída polarizado a 1550 nm com uma taxa de extinção de mais de 33 dB. O laser passou na verificação e nos testes ambientais antes de ser integrado à espaçonave. O teste de ponta a ponta do transmissor de laser de voo com o conjunto do receptor de solo também validou o desempenho do link óptico para uma variedade de formatos de pulso e verificou a interface com o conjunto eletrônico do DSOC.
Lançando uma nova abordagem
O conjunto do transmissor de uplink terrestre pode suportar links ópticos com potência média de até 5,6 kW a 1064 nm. Ele inclui dez transmissores a laser baseados em fibra de comprimento de onda contínuo de classe quilowatt modificados para suportar os formatos de modulação. Um resfriador localizado remotamente fornece gerenciamento térmico para os lasers e fontes de alimentação. O laser de uplink também fornecerá um farol de luz no qual o transceptor de vôo pode travar.
“O uso de várias fontes de laser individuais que se propagam através de subaberturas no espelho primário do telescópio alivia o requisito de energia de uma única fonte”, disse Wright. “Também permite a mitigação da turbulência atmosférica e reduz a densidade de potência nos espelhos do telescópio.”
Agora que o teste em nível de espaçonave está completo, a espaçonave Psyche – com o transceptor de laser de vôo a bordo – será integrada a um veículo de lançamento. A demonstração da tecnologia DSOC começará logo após o lançamento e continuará por um ano enquanto a espaçonave se afasta da Terra e eventualmente realiza um sobrevôo de Marte.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Óptica. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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