La NASA potrebbe utilizzare laser per ricevere dati più velocemente dalle missioni

La NASA potrebbe utilizzare laser per ricevere dati più velocemente dalle missioni

Anziché impiegare le onde radio per trasmettere i dati da e verso le sonde nel Sistema Solare, la NASA potrebbe impiegare in futuro laser che consentirebbero una serie di vantaggi, come una maggiore velocità!

di pubblicata il , alle 20:01 nel canale Scienza e tecnologia
NASA
 

Ricevere i dati dalle missioni spaziali (sia vicine che lontane) è da sempre un problema. E se nelle missioni meno recenti i dati erano relativamente pochi, con l'arrivo di nuovi strumenti (per esempio fotocamere ad alta risoluzione) i dati da scambiare sono cresciuti enormemente. Una soluzione al vaglio della NASA è quella dell'utilizzo di laser.

La stazione Optical Ground Station 2 o OGS-2 appena completata nelle Hawaii.

Dalle onde radio ai laser per comunicare nello Spazio

Come spiegato in un post, sfruttando laser a infrarossi sarebbe possibile superare i vincoli delle trasmissioni radio attuali in termini di velocità. Ma prima è necessario sviluppare la tecnologia per renderla affidabile.

Per farlo la NASA ha realizzato delle stazioni sulla terraferma e l'ultima a essere completata si trova nelle Hawaii (Optical Ground Station 2 o OGS-2). Questa permetterà di catturare e trasmettere i laser del sistema LCRD acronimo di Laser Communications Relay Demonstration. La prima stazione, OGS-1, si trova invece in California (Table Mountain). Le operazioni inizieranno effettivamente nella prima parte del 2021 e saranno solamente un test preliminare.

Come segnalato sempre dall'agenzia spaziale, questo genere di comunicazioni ottiche subiscono le interferenze dovute al maltempo. Per questo si è scelto un luogo come Haleakalā (a circa 3000 metri di quota) e la costruzione di più stazioni. Se LCRD non potrà comunicare con una delle OGS, potrà puntare sulle altre come "backup".

Rappresentazione della parte inferiore del satellite dedicato al sistema LCRD.

I vantaggi delle trasmissioni ottiche

Secondo le stime, passare dalla comunicazione con onde radio a quella ottica con laser permetterà un aumento della velocità di trasmissione da 10 a 100 volte. Interessante notare che oltre alla velocità, ci sarà un minore consumo di energia (vista la diffusione inferiore grazie alla lunghezza d'onda inferiore), dimensioni ridotte dei dispositivi e leggerezza. Quindi batterie più piccole, minore richiesta energetica per i lanci e più spazio per altri strumenti.

Mentre le stazioni sulla terraferma sono pronte, il sistema LCRD sarà a bordo del satellite STPSat-6 della Difesa statunitense che sarà lanciato entro quest'anno con un razzo della ULA. Si tratterà dell'ultimo tassello per permettere l'inizio della fase di test vera e propria.

Verranno studiate le capacità effettive di trasmissione, la capacità di trasmissione in condizioni di tempo meteorologico non ideale, capacità di cambio di stazione di terra e molto altro ancora. Nei prossimi anni la comunicazione attraverso le onde radio sarà ancora molto utilizzata, ma guardando ancora più in là, potrebbe essere affiancata (e ancora dopo sostituita) da laser.

9 Commenti
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Opteranium24 Agosto 2020, 22:06 #1
Redazione, consiglierei di scrivere ampiezza di banda o similari, anziché velocità, o al limite velocità di trasmissione, altrimenti sembra si intenda che il raggio laser viaggi più veloce delle onde radio..
Bluknigth25 Agosto 2020, 07:05 #2
Ed ecco a noi le trasmissioni a raggio stretto di “The Expanse”.

E’ incredibile come scienza e fantascienza si rincorrano sempre.

Mi chiedo sempre, tipo in questo caso, se lo scrittore abbia preso spunto da progetti/brevetti che magari esistono da vent’anni o se abbia avuto una semplice intuizione.
0sc0rpi0n025 Agosto 2020, 09:14 #3
In questo caso non saprei, ma per farti un esempio, in 2001 Odissea Nello Spazio, molte strutture futuristiche che si vedono nel film sono progetti della NASA mai realizzati.
Unrue25 Agosto 2020, 09:55 #4
Non capisco una cosa. Dato che il laser è direzionale, in questo caso trasmittente e ricevente non devono essere perfettamente alllineati? E come fai ad allineare due oggetti distanti migliaia di km e che si muovono pure?
mail9000it25 Agosto 2020, 10:03 #5
Originariamente inviato da: Bluknigth
Ed ecco a noi le trasmissioni a raggio stretto di “The Expanse”.

E’ incredibile come scienza e fantascienza si rincorrano sempre.

Mi chiedo sempre, tipo in questo caso, se lo scrittore abbia preso spunto da progetti/brevetti che magari esistono da vent’anni o se abbia avuto una semplice intuizione.


Prende spunto da idee e ipotesi molto prima della creazione di progetti.
Anche sulla terra l'uso di segnali luminosi tra due torri di avvistamento o tra due navi é utilizzato da millenni.
Portare l'idea nello spazio dove non c'é aria e polvere é una logica conseguenza.

L'idea della fibra ottica (la luce in un cavo di vetro) invece é molto meno scontata come idea. Infatti é una idea molto piú recente.
Ragerino25 Agosto 2020, 10:13 #6
Originariamente inviato da: Unrue
Non capisco una cosa. Dato che il laser è direzionale, in questo caso trasmittente e ricevente non devono essere perfettamente alllineati? E come fai ad allineare due oggetti distanti migliaia di km e che si muovono pure?


Me lo sono sempre chiesto anche io. E pensa a chi pensa di spingere astronavi con laser planetari.

Comunque penso che prima venga mandato un segnale radio per creare un corretto allineamento. O magari, boh, non so.
jepessen25 Agosto 2020, 12:05 #7
Originariamente inviato da: Unrue
Non capisco una cosa. Dato che il laser è direzionale, in questo caso trasmittente e ricevente non devono essere perfettamente alllineati? E come fai ad allineare due oggetti distanti migliaia di km e che si muovono pure?


Perche' il laser diverge per natura delle onde elettromagnetiche. Il diametro del raggio laser all'uscita dello strumento non e' lo stesso ad un chilometro di distanza, quindi arriverebbe sulla terra con un diametro molto piu' grande ed e' piu' facile da intercettare.
TheAle25 Agosto 2020, 17:03 #8
Originariamente inviato da: Unrue
Non capisco una cosa. Dato che il laser è direzionale, in questo caso trasmittente e ricevente non devono essere perfettamente alllineati? E come fai ad allineare due oggetti distanti migliaia di km e che si muovono pure?


Originariamente inviato da: jepessen
Perche' il laser diverge per natura delle onde elettromagnetiche. Il diametro del raggio laser all'uscita dello strumento non e' lo stesso ad un chilometro di distanza, quindi arriverebbe sulla terra con un diametro molto piu' grande ed e' piu' facile da intercettare.


Asimov nel suo Libro di Fisica (libro di 60 anni fa) dice che il diametro di un raggio laser dalla Terra alla Luna (400mila km) si è espanso di 3 km. Ora penso che queste prestazioni siano state anche migliorate ed usando dispositivi costantemente e molto precisamente orientabili deduco che si possa mantenere l'allineamento.
Personaggio25 Agosto 2020, 23:12 #9
Comunicazione a onde radio o ottica, non è un evoluzione. Le onde radio son luce come lo è l'ottica, inoltre l'IF non è nemmeno luce visibile.
La luce visibile stessa, anche quella di una lampadina è un onda radio.
Sarebbe stato più corretto scrivere qualcosa come diminuire la lunghezza d'onda (o aumentare la frequenza) del campo elettromagnetico necessario alla comunicazione tra lo spazio e la terra aumenterebbe l'ampiezza di banda passante (+bps).

Poi magari specificare che per un onda nel campo dell'IF non si usa un antenna ma un Laser, e magari inserendoci anche qualche dettaglio in più, come scritto da altri, su come si crede di riuscire a fare l'allineamento visto che è una comunicazione essenzialmente punto-punto, tra due sorgent/riceventi in movimento (Terra e la sonda/astronave).

D'altra parte stiamo su un sito di tecnologia non su la rubrica scientifica di Repubblica...

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