Die NASA kann jetzt über Laser mit ihren Raumfahrzeugen kommunizieren

Die NASA steht bei der Kommunikation mit ihrer Ausrüstung im Weltraum vor einem schwierigen Problem: Die Funkfrequenzen, die Raumfahrzeuge zur Kommunikation nutzen, sind überlastet. Da immer mehr Missionen ins All geschickt werden und die Ausrüstung immer ausgefeilter wird, übersteigt die Datenmenge, die zur Erde gesendet werden muss, die Kapazitäten der aktuellen Funksysteme.

Die Lösung dieses Problems liegt in der Nutzung höherer Frequenzen, die eine größere Datenmenge übertragen können. Bevor ein neues Kommunikationssystem jedoch flächendeckend eingesetzt werden kann, muss es gründlich getestet werden.

Dies ist das Ziel eines neuen experimentellen Projekts namens „Deep Space Optical (DSOC) Communications“, das parallel zur Psyche-Mission im Hauptasteroidengürtel des Sonnensystems eingesetzt wurde, um zu testen, ob Laser für eine effizientere Kommunikation eingesetzt werden können. Das Experiment sendete bereits im vergangenen und Anfang dieses Jahres erste Testdaten, und die Ergebnisse waren echte Daten der Raumsonde, die erfolgreich zur Erde zurückgesendet wurden.

Nun hat das DSOC-Projekt mit dem Abschluss seiner ersten Betriebsphase einen neuen Meilenstein erreicht und erfolgreich Daten aus einer Entfernung von 290 Millionen Meilen gesendet – was zugleich der maximalen Entfernung zwischen Erde und Mars an ihrem äußersten Punkt entspricht.

„ Dieser Meilenstein ist bedeutsam. Laserkommunikation erfordert ein Höchstmaß an Präzision, und vor dem Start von Psyche wussten wir nicht, wie stark die Übertragungsleistung über die größten Entfernungen nachlassen würde “, sagte Meera Srinivasan, DSOC-Projektleiterin, in einer Erklärung. „ Die optische Kommunikation könnte eine leistungsstarke und bahnbrechende Möglichkeit zur Erforschung des Sonnensystems sein .“

Ingenieure waren bereits von der Möglichkeit der Laserkommunikation überzeugt und hatten deren Genauigkeit über sehr große Entfernungen geschätzt. Doch wie bei jeder Weltraumtechnologie ist es wichtig, stets zu testen, ob alles theoretisch und praktisch einwandfrei funktioniert. Eine der größten Herausforderungen für DSOC bestand darin, sicherzustellen, dass die Antennen am Boden und an der Raumsonde präzise genug aufeinander ausgerichtet sind, um Daten über sehr große Entfernungen zu übertragen.

Das Team wollte außerdem die zu erwartenden Datenraten der Laserkommunikation über verschiedene Entfernungen testen. In einer Entfernung von 53 Millionen Kilometern – etwa der Entfernung des Mars an seinem erdnächsten Punkt – erreichte DSOC eine Bitrate von 267 Megabit pro Sekunde, ähnlich der Geschwindigkeit des Breitband-Internets. In einer deutlich größeren Entfernung von 385 Millionen Kilometern lag die Rate immer noch bei 6,25 Megabit pro Sekunde. Die Entfernung reduziert die Bitrate zwar deutlich, ist aber immer noch deutlich schneller als das, was mit aktuellen Funkkommunikationssystemen möglich ist.

Die erste Testphase ist nun abgeschlossen und der Transceiver wurde abgeschaltet. Der Test ist jedoch noch nicht beendet und wird nächsten Monat neu gestartet, um zu prüfen, ob die Hardware ein Jahr im Weltraum übersteht und weiterhin einwandfrei funktioniert.