A bordo della sonda Psyche della NASA, in viaggio verso l’asteroide omonimo della Fascia Principale, c’è la dimostrazione tecnologica DSOC (Deep Space Optical Communications) dell’Agenzia. Si tratta del primo esperimento per testare la comunicazione laser nello spazio profondo, in particolare fino a Marte.
Tra novembre e dicembre 2023, DSOC era riuscito con successo a trasmettere segnali codificati con dati di test e un video a Terra dalla distanza di 16 e 31 milioni di km. Ora la NASA ha comunicato che durante i test dell’8 aprile, l’esperimento si è interfacciato per la prima volta con il sistema di comunicazione di Psyche, trasmettendo dati tecnici della missione alla Terra.
Lo ha fatto dalla notevole distanza di 226 milioni di km, una volta a mezzo la distanza tra Terra e Sole (circa 150 milioni di km), e con una velocità che supera di gran lunga l’obiettivo del progetto.
Earth >> << Psyche
DSOC, a tech demo on #MissionToPsyche, works so well that it has graduated from sending pre-loaded test data (remember Taters the laser cat?) to transmitting actual spacecraft telemetry: https://t.co/Ly6pzLKryY pic.twitter.com/nNUewrYXIr
— NASA JPL (@NASAJPL) April 25, 2024
Un esperimento sempre più di successo
Dopo il lancio di Psyche, DSOC è stato inizialmente utilizzato per eseguire il downlink dei dati pre-caricati sul ricetrasmettitore laser di volo. Da allora, il progetto ha dimostrato che il ricetrasmettitore può ricevere dati dal laser di uplink ad alta potenza presso la struttura di Table Mountain del JPL, vicino a Wrightwood, in California. I dati possono anche essere inviati al ricetrasmettitore e poi ricollegati alla Terra nella stessa notte.
La tecnologia di comunicazione laser in questa demo NASA è progettata per trasmettere dati a velocità da 10 a 100 volte maggiori rispetto ai sistemi di radiofrequenza all’avanguardia utilizzati oggi dalle missioni nello spazio profondo.
A dicembre 2023, DSOC ha trasmesso a Terra un video test ad altissima definizione di 15 secondi dalla distanza di 31 milioni di km. In quell’occasione, ha dimostrato di poter trasmettere dati di test a una velocità massima di 267 megabit al secondo (Mbps) dal laser downlink nel vicino infrarosso del ricetrasmettitore laser di volo: una velocità in bit paragonabile alla velocità di download di Internet a banda larga.
Ora che la sonda è sette volte più lontana, la velocità con cui può inviare e ricevere dati è ridotta, cosa che era prevista. Durante il test dell’8 aprile, Psyche ha trasmesso i dati del test tramite laser a una velocità massima di 25 Mbps. Che comunque, è molto maggiore rispetto all’obiettivo dimostrativo di almeno 1 Mbps.
Comunicazione laser di dati scientifici dallo spazio profondo
Nel corso dei test dell’8 aprile, il team del progetto ha anche comandato al ricetrasmettitore laser di volo di trasmettere otticamente i dati generati da Psyche. Mentre Psyche trasmetteva dati sul suo canale in radiofrequenza al Deep Space Network (DSN) della NASA, il sistema di comunicazione ottica trasmetteva simultaneamente una parte degli stessi dati al telescopio Hale presso l’Osservatorio Palomar di Caltech nella contea di San Diego, stazione terrestre in downlink per l’esperimento DSOC.
Ken Andrews, responsabile delle operazioni di volo del progetto al JPL, ha spiegato: “Si è trattato di downlink di una piccola quantità di dati in un breve lasso di tempo, ma il fatto che lo stiamo facendo ora ha superato tutte le nostre aspettative”.
La difficoltà maggiore per le operazioni di downlink sono le tempeste: mentre le comunicazioni in radiofrequenza possono funzionare nella maggior parte delle condizioni meteorologiche, le comunicazioni ottiche richiedono cieli relativamente sereni per trasmettere dati a larghezza di banda elevata.
Il JPL ha condotto di recente un esperimento per combinare l’osservatorio di Palomar, l’antenna sperimentale a radiofrequenza ottica presso il Goldstone Deep Space Communications Complex del DSN a Barstow, in California, e un rilevatore a Table Mountain per ricevere lo stesso segnale simultaneamente.
Disporre più stazioni a Terra per imitare un grande ricevitore può aiutare a potenziare il segnale dello spazio profondo. Questa strategia può essere utile anche se una stazione è offline a causa di condizioni meteorologiche avverse, perché altre stazioni possono ancora ricevere il segnale.
