optische communicatie, gegevens verzenden met behulp van infraroodlasers, heeft het potentieel om NASA te helpen meer gegevens naar de aarde terug te sturen dan ooit. De voordelen van deze technologie voor verkennings- en aardwetenschappelijke missies zijn enorm. Ter ondersteuning van een missie om deze technologie te demonstreren, NASA voltooide onlangs de installatie van haar nieuwste optische grondstation in Haleakala, Hawaii.

Het ultramoderne grondstation, genaamd Optisch Grondstation 2 (OGS-2), is het tweede van twee optische grondstations die worden gebouwd die gegevens verzamelen die naar de aarde worden verzonden door NASA's Laser Communications Relay Demonstration (LCRD). Lancering begin 2021, deze baanbrekende missie zal de spil zijn in NASA's eerste operationele relaissysteem voor optische communicatie. Terwijl andere NASA-inspanningen optische communicatie hebben gebruikt, dit zal NASA's eerste relaissysteem zijn dat volledig optisch gebruikt, NASA de kans geven om deze communicatiemethode te testen en waardevolle lessen te trekken uit de implementatie ervan. Relay-satellieten creëren kritieke communicatieverbindingen tussen wetenschappelijke en verkenningsmissies en de aarde, waardoor deze missies belangrijke gegevens kunnen doorgeven aan wetenschappers en missiemanagers thuis.

Hoewel optische communicatie missies veel voordelen biedt, het kan worden verstoord door atmosferische interferentie zoals wolken. OGS-2 werd gekozen om in Hawaii te worden gevestigd vanwege de heldere lucht, maar slecht weer kan nog steeds voorkomen. Op een bewolkte dag, LCRD zou moeten wachten voordat gegevens worden verzonden. Om vertragingen te voorkomen, diensten kunnen worden overgebracht naar een ander grondstation dat is ontwikkeld door NASA's Jet Propulsion Laboratory; OGS-1, gelegen in de Tafelberg, Californië. Om de bewolking te bewaken en te bepalen of OGS-1 nodig is, commerciële partner Northrop Grumman zorgde voor een atmosferisch meetstation dat de weersomstandigheden op de locatie observeert. Deze meldkamer draait bijna autonoom 24 uur per dag, zeven dagen per week.

LCRD en OGS-2 zullen de talrijke mogelijkheden van optische, of laseren, communicatie voor gebruik als communicatierelais. Optische communicatie biedt aanzienlijke voordelen voor missies, inclusief datasnelheidsverhogingen van 10 tot 100 keer meer dan vergelijkbare radiofrequentiecommunicatiesystemen. Deze toename betekent hogere resolutiegegevens voor missies, waardoor wetenschappers een veel gedetailleerdere kijk op onze planeet en ons zonnestelsel krijgen. Voordelen omvatten ook verminderde stroombehoefte, grootte en gewicht, wat een langere levensduur van de batterij betekent, meer ruimte voor extra instrumenten op ruimtevaartuigen en mogelijke kostenbesparingen bij de lancering als gevolg van lichtere ladingen.

"LCRD en zijn grondstations zullen optische communicatie demonstreren als een relais, wat betekent dat missies gegevens kunnen verzenden vanaf punten in hun baan zonder directe zichtlijn van de grondstations, " zei Dave Israël, LCRD-hoofdonderzoeker bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "In 2013, NASA's Lunar Laser Communication Demonstration vestigde een record voor bandbreedtecommunicatie in de ruimte vanaf de maan met behulp van optische communicatie met een systeem dat een directe zichtlijn vereist."

NASA's Space Network beheert de integratie van OGS-2, testen en operaties en zal uiteindelijk LCRD bedienen. Het Space Network houdt toezicht op een constellatie van NASA-communicatiesatellieten, bekend als tracking- en datarelay-satellieten, en de bijbehorende grondstations, waaronder het White Sands Complex in White Sands, New Mexico. Het netwerk biedt continue communicatiediensten aan missies in een lage baan om de aarde via radiofrequentie. Hoewel radiofrequentie tot ver in de toekomst nuttig zal blijven in ruimtecommunicatie, de groeiende communicatiebehoeften van veel missies maken hogere datasnelheden noodzakelijk.

De installatie van OGS-2 was een samenwerking tussen overheid, commerciële en academische instellingen. Het Lincoln Laboratory van het Massachusetts Institute of Technology leverde de test- en diagnoseterminal, die uit drie delen bestaat:een optisch subsysteem, digitaal subsysteem en besturingselektronica. De drie componenten sturen, ontvangen en verwerken optische signalen van en naar LCRD.

optische communicatie, through the development of LCRD and its two ground terminals, could have far-reaching impacts for future knowledge of Earth and our solar system. Spacecraft equipped with optical communications systems will effectively allow enhanced data, such as high-resolution video, to be brought back down to Earth faster, thanks to increased data rates. Met deze gegevens, scientists will get a closer look at our universe with the potential to uncover exciting new discoveries.