L’esperimento di dimostrazione tecnologica DSOC (Deep Space Optical Communications) della NASA ha raggiunto un altro importante traguardo per le comunicazioni nello spazio profondo: ha inviato con successo un segnale dalla Terra alla sonda Psyche che si trovava alla massima distanza tra Marte e la Terra, ovvero circa 460 milioni di km.
Questo risultato è stato raggiunto il 29 luglio 2024 ma comunicato dalla NASA solo il 3 ottobre. L’Agenzia ha anche spiegato che questo segna la conclusione della prima fase della dimostrazione DSOC a bordo di Psyche, dal lancio del 13 ottobre 2023.
Il traguardo è un risultato significativo: la comunicazione laser richiede un livello di precisione molto elevato, e il team responsabile delle operazioni non poteva sapere con certezza quanta degradazione delle prestazioni sarebbe stata presente a distanze molto lontane.
“Ora le tecniche che utilizziamo per tracciare e puntare sono state verificate, confermando che le comunicazioni ottiche possono essere un modo robusto per esplorare il Sistema Solare” ha affermato Meera Srinivasan, responsabile del progetto al JPL.
L’esperimento DSOC
Gestito dal JPL, l’esperimento Deep Space Optical Communications è costituito da un trasmettitore laser di volo e due stazioni di terra:
- Il telescopio Hale da 5 metri di diametro del Caltech, presso il Palomar Observatory a San Diego, California, funge da stazione di downlink, a cui il trasmettitore laser invia i suoi dati dallo spazio profondo.
- L’Optical Communications Telescope Laboratory presso la struttura Table Mountain del JPL vicino a Wrightwood, California, funge da stazione di uplink, in grado di trasmettere 7 kilowatt di potenza laser per inviare dati al trasmettitore.
Trasportando dati a velocità fino a 100 volte superiori a quelle delle frequenze radio, i laser possono consentire la trasmissione di informazioni scientifiche complesse e di immagini e video ad alta definizione, necessari per supportare il prossimo grande passo dell’umanità quando gli astronauti viaggeranno su Marte e oltre.
Velocità di trasferimento molto più alte
I dati della dimostrazione tecnologica vengono inviati da e verso la sonda Psyche come bit codificati in luce infrarossa vicina, con una frequenza più alta delle onde radio. Questa frequenza consente di impacchettare più dati in una trasmissione, permettendo velocità di trasferimento dati molto più elevate.
Anche quando Psyche era a circa 53 milioni di km di distanza (come il massimo avvicinamento di Marte alla Terra) la dimostrazione tecnologica poteva trasmettere dati alla velocità massima di sistema di 267 megabit/s, comparabile alle velocità di download di Internet a banda larga. Chiaramente, man mano che la sonda si allontana, la velocità a cui può inviare e ricevere dati si riduce, come previsto.
Il 24 giugno 2024, quando Psyche si trovava a circa 390 milioni di chilometri dalla Terra, più di 2 volte e mezzo la distanza tra il nostro pianeta e il Sole, il progetto ha raggiunto una velocità media di dati downlink di 6.25 megabit/s, con una velocità massima di 8.3 megabit/s.
Sebbene questa velocità sia significativamente inferiore al massimo dell’esperimento, è di gran lunga superiore a quella che un sistema di comunicazioni a radiofrequenza che utilizza una potenza comparabile può raggiungere su quella distanza.
I test dimostrativi di DSOC
L’obiettivo di DSOC è dimostrare una tecnologia in grado di trasmettere dati in modo affidabile a velocità più elevate rispetto ad altre tecnologie di comunicazione spaziale come i sistemi a radiofrequenza.
Il progetto ha quindi avuto l’opportunità di testare set di dati unici, come anche video ad alta definizione, insieme a dati ingegneristici della missione Psyche. DSOC ha permesso di trasmettere il primo video ad altissima definizione dallo spazio, con protagonista un gatto di nome Taters, da Psyche alla Terra l’11 dicembre 2023, da una distanza di 30.5 milioni di km.
Un obiettivo chiave per il sistema era dimostrare che la riduzione della velocità dei dati era proporzionale al quadrato inverso della distanza. Un obiettivo raggiunto. In tutta la prima fase della dimostrazione conclusasi il 29 luglio, quasi 11 terabit di dati sono stati trasferiti tramite segnali laser.
Il trasmettitore di volo ora è spento, e sarà riacceso il 4 novembre. Il prossimo test dovrà dimostrare che l’hardware di volo può funzionare per almeno un anno.
Per quanto riguarda la sonda, Psyche rimane sana e stabile. Sta accelerando verso l’asteroide ricco di metalli 16-Psyche, nella fascia principale degli asteroidi tra Marte e Giove.
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