NASA ontwikkelt een baanbrekende, technologiedemonstratie op lange termijn van wat het supersnelle internet van de lucht zou kunnen worden.

De Laser Communications Relay Demonstration (LCRD) zal NASA helpen de beste manieren te begrijpen om lasercommunicatiesystemen te bedienen. Ze kunnen veel hogere datasnelheden mogelijk maken voor verbindingen tussen ruimtevaartuigen en de aarde, zoals downlink van wetenschappelijke gegevens en communicatie met astronauten.

"LCRD is de volgende stap in het implementeren van NASA's visie om optische communicatie te gebruiken voor zowel nabije-aarde als diepe ruimtemissies, " zei Steve Jurczyk, associate administrator van NASA's Space Technology Mission Directorate, die het LCRD-project leidt. "Deze technologie heeft het potentieel om een ​​revolutie teweeg te brengen in de ruimtecommunicatie, en we zijn verheugd om samen te werken met het programmabureau voor ruimtecommunicatie en navigatie van het Human Exploration and Operations Mission Directorate, MIT Lincoln Labs en de Amerikaanse luchtmacht over deze inspanning."

Lasercommunicatie, ook wel optische communicatie genoemd, codeert gegevens op een lichtstraal, die vervolgens wordt verzonden tussen ruimtevaartuigen en uiteindelijk naar de aardeterminals. Deze technologie biedt datasnelheden die 10 tot 100 keer beter zijn dan de huidige radiofrequentie (RF) communicatiesystemen. Net zo belangrijk, lasercommunicatiesystemen kunnen veel kleiner zijn dan radiosystemen, waardoor de communicatiesystemen van het ruimtevaartuig een kleinere afmeting hebben, gewicht en stroombehoefte. Een dergelijk vermogen zal van cruciaal belang worden naarmate mensen aan lange reizen naar de maan beginnen, Mars en verder.

"LCRD is ontworpen om vele jaren te werken en zal NASA in staat stellen te leren hoe deze disruptieve nieuwe technologie optimaal kan worden gebruikt. " zei Don Cornwell, directeur van de afdeling Advanced Communication and Navigation van het programmabureau Space Communications and Navigation op het NASA-hoofdkwartier, die de ontwikkeling van het instrument leidt. "We ontwerpen ook een laserterminal voor het internationale ruimtestation die LCRD zal gebruiken om gegevens van het station naar de grond door te sturen met een datasnelheid van gigabit per seconde. We zijn van plan om in 2021 met deze nieuwe terminal te vliegen, en eenmaal getest, we hopen dat veel andere NASA-missies in een baan om de aarde ook kopieën ervan zullen vliegen om hun gegevens via LCRD naar de grond door te geven."

De missie bouwt voort op de Lunar Laser Communications Demonstration (LLCD), een zeer succesvolle pathfinder-missie die in 2013 aan boord van de Lunar Atmosphere Dust and Environment Explorer vloog. Terwijl LLCD als eerste lasercommunicatie met hoge gegevenssnelheid buiten een lage baan om de aarde demonstreerde, LCRD zal de operationele levensduur en betrouwbaarheid van de technologie aantonen. De missie zal ook de capaciteiten van het LCRD testen binnen veel verschillende omgevingsomstandigheden en operationele scenario's.

"We hebben in de loop der jaren veel geleerd over radiofrequentiecommunicatie en hoe het werkt om het meeste uit de technologie te halen. "Dave Israël, hoofdonderzoeker van het LCRD, zei over het huidige communicatiesysteem. "Met LCRD, we krijgen de kans om lasercommunicatie op de proef te stellen om de prestaties te testen onder verschillende weersomstandigheden en tijden van de dag om die ervaring op te doen."

LCRD is ontworpen om tussen twee en vijf jaar te functioneren. Twee grondterminals uitgerust met lasermodems in de Tafelberg, Californië, en in Hawaï zal communicatiecapaciteit van en naar LCRD demonstreren, die zich in een baan om de aarde zal bevinden die overeenkomt met de rotatie van de aarde, een geostationaire baan genoemd, tussen de twee stations.

De LCRD-lading bestaat uit twee identieke optische terminals die zijn verbonden door een component die een ruimteschakeleenheid wordt genoemd, die fungeert als een datarouter. De ruimteschakeleenheid is ook verbonden met een radiofrequentie-downlink.

De modems zetten digitale gegevens om in laser- of radiofrequentiesignalen en weer terug. Zodra ze de gegevens in laserlicht hebben omgezet, de optische module zal de gegevens naar de aarde sturen. Om dit te doen, de module moet perfect gericht zijn om de gegevens te ontvangen en te verzenden. De controller-elektronica (CE)-module stuurt actuatoren aan om de telescoop te helpen richten en stabiel te houden, ondanks elke beweging of trilling op het ruimtevaartuig.

LCRD heeft onlangs met succes een beoordeling van belangrijke beslissingspunten doorstaan ​​en is overgegaan naar de integratie- en testfase van ontwikkeling, waarbij ingenieurs ervoor zorgen dat elk onderdeel zich zal gedragen zoals bedoeld nadat het instrument is gelanceerd. De lancering is gepland voor de zomer van 2019.

Het LCRD-team wordt geleid door NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. Partners zijn onder meer NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië, en het Lincoln-laboratorium van het MIT.

LCRD is een project binnen de Technology Demonstration Mission van NASA's Space Technology Mission Directorate, die demonstraties op systeemniveau van transversale technologieën en capaciteiten uitvoert en de kloof overbrugt tussen wetenschappelijke en technische uitdagingen en de technologische innovaties die nodig zijn om ze te overwinnen, waardoor robuuste nieuwe ruimtemissies zoals LCRD mogelijk zijn.