Die Menschheit bereitet sich auf eine aufregende Rückkehr zum Mond vor, und dieses Mal ist der Plan, dort zu bleiben und ihn als Sprungbrett für weitere Weltraumexplorationen zu nutzen. Um dieses ehrgeizige Ziel zu verwirklichen, müssen wir unsere Kommunikationssysteme revolutionieren.
Derzeit stützt sich die Weltraumexploration stark auf Funkwellenkommunikation. Während diese Methode effektiv ist, hat sie ihre Grenzen. Funkwellen können nur eine begrenzte Menge an Daten mit relativ hoher Geschwindigkeit übertragen. Die Anforderungen des Artemis-Mondexplorationsprogramms und zukünftiger Missionen übersteigen bei weitem das, was Funkwellen bewältigen können.
Um diese Herausforderung anzugehen, hat die NASA das Potenzial der optischen Kommunikation untersucht, die Laser zur Datenübertragung nutzen. Zahlreiche Projekte und Programme sind sowohl auf der Erde als auch im Weltraum im Gange, um die Kraft der Laser für interstellare Kommunikation zu nutzen.
Ein wesentlicher Vorteil von Laserkommunikationssystemen gegenüber Funkwellen ist ihre Fähigkeit, erheblich größere Datenmengen zu übertragen. Je nach dem verwendeten spezifischen System kann die optische Kommunikation anywhere von zehn bis 100 Mal mehr Daten liefern als die Funkfrequenz.
In einem beispiellosen Erfolg gab die NASA kürzlich die erfolgreiche Übertragung eines 4K-Videos von einem Flugzeug zur Internationalen Raumstation (ISS) mithilfe eines optischen Kommunikationssystems bekannt. Während der Inhalt des Videos nicht offengelegt wurde, stellt dieser Meilenstein einen entscheidenden Schritt dar, um das Artemis-Programm mit den notwendigen Werkzeugen für den Erfolg auszustatten.
Der Test war eine gemeinsame Anstrengung von Wissenschaftlern des Glenn Research Center der NASA in Cleveland und des Air Force Research Laboratory (AFRL). Das Hauptziel war die Entwicklung neuer Technologien, die eine Live-Videoübertragung von Astronauten während der Artemis-Missionen ermöglichen. Die Reise des Videos vom Flugzeug zur ISS war jedoch nicht so geradlinig, wie man annehmen könnte.
Das für den Test verwendete Flugzeug war ein Pilatus PC-12, eine renommierte einmotorige Maschine, die für ihre Fähigkeiten bekannt ist. Ausgestattet mit einem tragbaren Laserterminal flog der Pilatus über den Eriesee in der nordamerikanischen Großen Seenregion. Von dort aus richtete er einen Laserstrahl, der das Video enthielt, auf eine optische Bodenstation in Cleveland. Die Übertragung setzte sich dann fort zum NASA White Sands Test Facility in Las Cruces, New Mexico, bevor sie schließlich ins All gesendet wurde.
Es ist erwähnenswert, dass der Laserstrahl nicht direkt auf die ISS gerichtet war. Stattdessen wurde er auf den Laser Communications Relay Demonstration (LCRD) Satelliten gerichtet. Dieser Satellit, der 2021 gestartet wurde, befindet sich derzeit in einer Entfernung von etwa 22.000 Meilen (35.400 km) von der Erdoberfläche, was deutlich weiter ist als die Umlaufbahn der ISS, die zwischen 230 und 285 Meilen (370 bis 460 km) liegt.
Dieser bahnbrechende Erfolg in der optischen Kommunikation bringt uns einen Schritt näher an die Etablierung einer robusten Kommunikationsinfrastruktur für zukünftige Mondmissionen. Mit der Fähigkeit, große Datenmengen zu übertragen, birgt die Laserkommunikation enormes Potenzial, um die Raumfahrt zu revolutionieren und eine beispiellose Konnektivität innerhalb unseres Sonnensystems zu ermöglichen.
[Foto: NASA Dave Ryan]
NASA testet erfolgreich das Laserkommunikationssystem auf der Internationalen Raumstation
In einem bahnbrechenden Experiment hat NASA erfolgreich ein Laserkommunikationssystem auf der Internationalen Raumstation (ISS) getestet. Das Experiment umfasste die Verwendung eines Laserstrahls zur Übertragung und zum Empfang von Video, was einen bedeutenden Fortschritt in der Technologie der Raumkommunikation darstellt.
Das Signal wurde von der Erde zur ISS übertragen, wo es vom Integrated LCRD LEO User Modem and Amplifier Terminal (ILLUMA-T) empfangen wurde. Diese hochmoderne Technologie, die als Teil des Japanischen Experimentmoduls-Exposed Facility (JEM-EF) an die ISS angebracht wurde, spielte eine entscheidende Rolle für den Erfolg des Experiments.
Um die Effektivität des Kommunikationssystems zu verbessern, hat NASA auch ein neues Kommunikationsprotokoll namens High-Rate Delay Tolerant Networking (HDTN) eingeführt. Dieses Protokoll durchdringt nicht nur Wolkenbedeckung effektiver, sondern bietet auch viermal schnellere Geschwindigkeiten im Vergleich zu aktuellen Protokollen.
Obwohl das ILLUMA-T nicht mehr auf der ISS installiert ist, bleibt NASA entschlossen, dieses Projekt voranzutreiben. Die Raumfahrtbehörde plant, weiterhin 4K-Videos von dem PC-12-Flugzeug in den Himmel zu streamen, was ihr Engagement zeigt, die Grenzen der Raumkommunikationstechnologie zu erweitern.
Das Hauptziel dieses Projekts ist es, die notwendige Technologie bereitzustellen, um das Artemis-Programm zu unterstützen. Dazu gehört die Ausstattung der Astronauten mit der Fähigkeit, große Mengen an Forschungsdaten zu übertragen und an hochauflösenden Videokonferenzen mit Personen auf der Erde teilzunehmen.
Derzeit ist die zweite Mission des Artemis-Programms, bei der Menschen den Mond umkreisen werden, für den Start im Jahr 2025 geplant. Danach ist Mission III, bei der Astronauten auf der Mondoberfläche landen werden, für den Start ein Jahr später vorgesehen.
Dieses erfolgreiche Experiment markiert einen bedeutenden Meilenstein in der Raumkommunikationstechnologie. NAsas Engagement zur Weiterentwicklung von Kommunikationssystemen wird zweifellos zum Erfolg zukünftiger Missionen beitragen und den Weg für weitere Erkundungen jenseits der Erdatmosphäre ebnen.
