La dimostrazione tecnologica Deep Space Optical Communications (DSOC) della NASA, a bordo della sonda Psyche attiva dal 2023, ha completato con successo il suo ciclo finale dopo quasi due anni di attività. L’ultimo passaggio, il 65°, ha visto la sonda Psyche inviare un segnale laser fino alla Terra percorrendo una distanza di oltre 350 milioni di km, un tratto pari a distanze abitualmente associate a Marte.
Con le sue operazioni, l’esperimento non solo ha confermato la sua affidabilità in condizioni estreme, ma ha superato ogni aspettativa tecnica prefissata. Il sistema ha infatti dimostrato che un trasmettitore laser a bordo della sonda è in grado di mandare dati verso la Terra, che vengono poi ricevuti e decodificati correttamente, anche dopo aver viaggiato centinaia di milioni di km.
Questa iniziativa, gestita dal Jet Propulsion Laboratory della NASA, unisce il terminale ottico di volo della sonda con più stazioni di terra di grande potenza. Il progetto ha dimostrato che le comunicazioni ottiche possono diventare parte integrante delle future missioni nello spazio profondo, assicurando velocità comparabili alla banda larga terrestre, ma applicate alle distanze cosmiche.
Tecnologia e modalità operative
L’esperimento DSOC si basa su una combinazione di tecnologie hardware avanzate e operazioni di terra. La sonda Psyche monta un terminale di trasmissione ottica che riceve un segnale laser (laser beacon) dalla Terra, mandato dal Table Mountain Facility del JPL. Questo segnale di riferimento serve al terminale di volo per capire dove puntare il suo laser verso la Terra.
A Terra, i segnali laser emessi da Psyche vengono raccolti da telescopi di grandi dimensioni, come il telescopio da 200 pollici all’osservatorio Palomar, e da altri strumenti minori, ma molto sensibili. I fotoni raccolti sono poi convogliati su rilevatori ad alta efficienza che decodificano le informazioni portate dalla luce. Durante il test finale, si è fatto uso anche di stazioni terrestri “ibride”, in grado di ricevere sia segnali radiofrequenza che segnali ottici, aumentando la versatilità della rete di ricezione.
Oltre alle sfide tecnologiche, in questi due anni l’esperimento ha dovuto affrontare condizioni difficili. Tra queste, eventi atmosferici che hanno impedito l’uso delle stazioni terrestri, incendi in California che hanno coinvolto il personale, e la necessità di mantenere un puntamento preciso tra due corpi spaziali distanti milioni di km. Nonostante ciò, il progetto ha funzionato anche meglio del previsto, dimostrando che le comunicazioni ottiche non sono solo teoricamente efficaci, ma operativamente utilizzabili per missioni nel Sistema Solare esterno.
Velocità e record ottenuti con DSOC
L’esperimento DSOC ha messo in atto alcune delle performance più ambiziose mai raggiunte nel campo delle comunicazioni ottiche spaziali. Dopo il lancio nell’ottobre 2023, appena un mese più tardi, DSOC aveva già stabilito un collegamento tra la Terra e la sonda Psyche, inviando un segnale che è stato poi ricevuto e decodificato.
L’11 dicembre 2023, dalla distanza di circa 30 milioni di km, è stato trasmesso un video in ultra‑alta definizione con un bitrate di 267 Mbps, pari alla massima capacità del sistema. Un altro record è stato stabilito il 3 dicembre 2024, quando la sonda ha inviato dati da 494 milioni di km di distanza, un valore superiore alla distanza media tra Terra e Marte, confermando la capacità del sistema non solo di funzionare su larga scala, ma di farlo mantenendo un livello di qualità e affidabilità elevati.
Nel corso dell’intero esperimento, le stazioni terrestri hanno raccolto 13.6 terabit di dati. Questo comprende sia dati scientifici sia ingegneristici, ottenuti in centinaia di passaggi tra Terra e Psyche.
Questo insieme di risultati segna una svolta rispetto alle comunicazioni radio tradizionali: non solo il volume dei dati è molto maggiore, ma la latenza e la perdita di qualità sono contenute entro limiti che rendono praticabile l’invio di immagini ad alta risoluzione, video e dati complessi, anche da ambienti spaziali molto lontani.
Nel complesso, ha affermato la NASA, l’esperimento DSOC rappresenta una base solida da cui partire per le future missioni umane e robotiche verso Marte e oltre.
