La nuova “antenna ibrida” della NASA rafforza i collegamenti con lo spazio profondo

La NASA ha dotato la sua rete di comunicazioni legacy di un’antenna ibrida che le ha permesso di ricevere per la prima volta segnali in radiofrequenza e laser, aiutando l’agenzia spaziale a tenere il passo con il crescente numero di missioni che viaggiano nello spazio profondo.

La Deep Space Station 13, un'antenna radio-ottica ibrida sperimentale di 112 piedi (34 m), ha tracciato e decodificato un segnale proveniente da un ricetrasmettitore laser ricoperto d'oro collegato alla sonda per asteroidi Psyche della NASA, l'agenzia spaziale ha recentemente Annunciare. A bordo della navicella spaziale è stato lanciato l'esperimento Deep Space Optical Communications (DSOC). La navicella spaziale Psyche il 13 ottobre 2023 Come la prima dimostrazione di comunicazioni laser o ottiche da luoghi lontani come Marte.

Il 1° gennaio 2024, l'antenna ibrida ha consegnato l'immagine caricata dal team al DSOC prima del lancio di Psiche. “La nostra antenna ibrida è stata in grado di bloccare e tracciare con successo e in modo affidabile il downlink DSOC poco dopo il lancio della dimostrazione tecnologica”, ha affermato in una nota Amy Smith, vicedirettore di DSN presso JPL. “Ha anche ricevuto un segnale in radiofrequenza da Psiche, quindi abbiamo dimostrato per la prima volta comunicazioni radio e ottiche simultanee nello spazio profondo”.

L'antenna fa parte della Deep Space Network (DSN) della NASA, una raccolta di antenne radio giganti sparse in diverse parti del mondo su cui l'agenzia spaziale ha fatto affidamento per trasmettere comunicazioni attraverso le sue missioni nello spazio profondo negli ultimi 60 anni. La rete è composta da 14 parabole distribuite tra tre strutture di comunicazione nello spazio profondo a Goldstone nel deserto del Mojave in California, un'altra vicino a Madrid, in Spagna, e una terza vicino a Canberra, in Australia. L'ultimo processo ha avuto luogo in una struttura della California.

Una rete di comunicazioni affidabile fatica a tenere il passo con la domanda mentre la NASA lancia sempre più missioni nello spazio profondo. Lo ha rivelato un recente rapporto pubblicato dall’ufficio dell’ispettore generale della NASA La domanda di DSN a volte supera l'offerta fino al 40%.. Aggiornando le antenne radio con funzionalità ibride sperimentali, la NASA spera di trasmettere più dati a una velocità maggiore, oltre ad aiutare il DSN a tenere il passo con la forte domanda.

Alla fine del 2023, l’antenna ibrida trasmetteva dati da una distanza di 20 milioni di miglia (32 milioni di chilometri) a una velocità di 15,63 megabit al secondo. Secondo la NASA, questo è circa 40 volte più veloce delle comunicazioni in radiofrequenza a quella distanza.

Questo drammatico aumento della velocità di trasferimento dei dati consente di trasmettere informazioni più dettagliate dalle missioni nello spazio profondo, migliorando la nostra comprensione del sistema solare. Inoltre apre la strada a una comunicazione più efficiente con la futura esplorazione spaziale, che potrebbe rivoluzionare il modo in cui esploriamo e studiamo il nostro universo. Inoltre, le comunicazioni laser possono trasferire dati a una velocità molto più elevata, consentendo la rapida trasmissione di immagini ad alta risoluzione e dati scientifici completi da missioni spaziali distanti.

La Deep Space Station 13 ha sette specchi segmentati ad altissima risoluzione (simili agli specchi esagonali del telescopio Webb) fissati all'interno della sua superficie curva. Ciascuno specchio riflette i fotoni laser e li reindirizza verso una telecamera ad alta esposizione collegata al subriflettore dell'antenna, che si trova sopra il centro della gigantesca parabola DSN. Il segnale laser raccolto dalla telecamera viene quindi trasmesso attraverso una fibra ottica che alimenta un rilevatore di singolo fotone nanofilo semiconduttore raffreddato criogenicamente, che funge da stazione di terra downlink.

“Utilizziamo un sistema di specchi, minuscoli sensori e telecamere per allineare e dirigere efficacemente il laser dallo spazio profondo alle fibre che raggiungono il rilevatore”, ha affermato Barzia Tehrani, vicedirettore per i sistemi di comunicazione terrestre e responsabile della consegna dell'antenna ibrida al JPL. in una dichiarazione.

Il team vuole testare l'antenna ibrida a una distanza equivalente alla distanza tra la Terra e Marte nel suo punto più lontano (o due volte e mezzo la distanza tra il Sole e la Terra). A giugno la navicella spaziale Psyche raggiungerà questa distanza e il suo ricetrasmettitore laser a bordo sarà pronto per inviare un segnale all'antenna.

Nel dicembre 2023, DSOC ha trasmesso un video di 15 secondi Inquadratura di un gatto arancione di nome Taters che insegue un puntatore laser su e giù per un divano a 19 milioni di miglia dalla Terra. È difficile batterlo, ma vedremo cosa ha in serbo per noi il ricetrasmettitore laser dopo.

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