Dimostrazione del relè di comunicazione laser della NASA: portare i dati spaziali a terra con i laser

Di Matthew D. Peters, Goddard Space Flight Center della NASA, 5 dicembre 2021

L'LCRD trasmetterà i dati tra la Stazione Spaziale Internazionale e la terra. Credito: Laboratorio di immagini concettuali del Goddard Space Flight Center della NASA

NASAEstablished in 1958, the National Aeronautics and Space Administration (NASA) is an independent agency of the United States Federal Government that succeeded the National Advisory Committee for Aeronautics (NACA). It is responsible for the civilian space program, as well as aeronautics and aerospace research. Its vision is "To discover and expand knowledge for the benefit of humanity." Its core values are "safety, integrity, teamwork, excellence, and inclusion." NASA conducts research, develops technology and launches missions to explore and study Earth, the solar system, and the universe beyond. It also works to advance the state of knowledge in a wide range of scientific fields, including Earth and space science, planetary science, astrophysics, and heliophysics, and it collaborates with private companies and international partners to achieve its goals." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">NASA launches satellites, rovers, and orbiters to investigate humanity's place in the Milky WayThe Milky Way is the galaxy that contains our Solar System and is part of the Local Group of galaxies. It is a barred spiral galaxy that contains an estimated 100-400 billion stars and has a diameter between 150,000 and 200,000 light-years. The name "Milky Way" comes from the appearance of the galaxy from Earth as a faint band of light that stretches across the night sky, resembling spilled milk." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> Via Lattea. Quando queste missioni raggiungono le loro destinazioni, i loro strumenti scientifici catturano immagini, video e preziose informazioni sul cosmo. Le infrastrutture di comunicazione nello spazio e a terra consentono ai dati raccolti da queste missioni di raggiungere la Terra. Senza stazioni di terra che li ricevano, gli straordinari dati catturati da queste missioni rimarrebbero bloccati nello spazio, incapaci di raggiungere scienziati e ricercatori sulla Terra.

Sin dagli albori dell’esplorazione spaziale, le missioni della NASA si sono affidate principalmente alle comunicazioni in radiofrequenza per questo trasferimento di informazioni. Ma questo autunno, il Laser Communications Relay Demonstration (LCRD) della NASA lancerà e presenterà le comunicazioni laser, un modo rivoluzionario di comunicare dati dallo spazio alla terra.

Le stazioni di terra dell'LCRD, note come Optical Ground Station (OGS) -1 e -2, si trovano a Table Mountain, California, e Haleakalā, Hawaii. Questi luoghi remoti e ad alta quota sono stati scelti per le loro condizioni meteorologiche limpide. Mentre le comunicazioni laser possono fornire una maggiore velocità di trasferimento dei dati, i disturbi atmosferici – come nuvole e turbolenze – possono disturbare i segnali laser quando entrano nell’atmosfera terrestre.

Le stazioni di terra dell'LCRD, Optical Ground Station -1 e -2, consentiranno il successo della missione. Credito: Goddard Space Flight Center della NASA

"Per come funziona la meteorologia locale, c'è una quantità minima di polvere e meno turbolenza atmosferica in cima alla montagna, il che è ottimo per le comunicazioni laser", ha affermato Ron Miller del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, ed ex responsabile dello sviluppo per OGS-2 alle Hawaii. "È a circa 10.000 piedi di altezza, quindi sei al di sopra di gran parte dell'atmosfera e del tempo che si verifica sotto la vetta. È molto comune avere una bella giornata di sole in cima ed essere nuvoloso intorno al punto centrale della montagna."

Gli ingegneri delle comunicazioni della NASA hanno selezionato questi siti perché i loro modelli meteorologici in genere si completano a vicenda. Quando OGS-1 in California è nuvoloso, OGS-2 alle Hawaii tende ad essere sereno – e viceversa. Per monitorare la copertura nuvolosa e determinare quale stazione utilizzare, il partner commerciale Northrop Grumman ha fornito una stazione di monitoraggio atmosferico che osserva le condizioni meteorologiche a Haleakalā. Questa stazione di monitoraggio funziona in modo quasi autonomo, 24 ore al giorno, sette giorni alla settimana. OGS-1 ha capacità di monitoraggio meteorologico simili a Table Mountain.