Ein Diagramm, das zeigt, wo sich Psyche und die Planeten des Sonnensystems während der Laserübertragung am 8. April befanden.(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)
Ende letzten Jahres drängten NASA-Wissenschaftler auf den Start einer mit Spannung erwarteten Weltraummission. Sie starteten ein Raumschiff zu einem Asteroiden, der möglicherweise vollständig aus Metall besteht, eine Zusammensetzung, die zumindest in der Nähe unseres Sonnensystems eine Seltenheit zu sein scheint. Der Roboterabenteurer trägt den Namen Psyche, und sein Namensvetter ist der riesige Felsen, der seine Reise begleitet: 16 Psyche.
Allerdings hat Psyche auch eine Nebenaufgabe: Laser-Kommunikation.
An Bord von Psyche befindet sich neben der Ausrüstung zur Erforschung von Asteroiden auch eine Technologiedemonstration namens Deep Space Optical Communications (DSOC). DSOC soll zeigen, dass es möglich ist, Laserkommunikation über kosmische Entfernungen hinweg zu betreiben, was eine viel schnellere Verbindung mit hoher Bandbreite zwischen den Menschen und den Sonden, die sie an die letzte Grenze schicken, ermöglicht. Um genau zu sein, sollen die Kommunikationsraten 10- bis 100-mal schneller sein als die, mit denen wir heute arbeiten. Und am 8. April scheint das DSOC einige Meilensteine erreicht zu haben.
Es übertrug nicht nur Daten vom damaligen Standort von Psyche zur Erde, der etwa 140 Millionen Meilen (225 Millionen Kilometer) entfernt war – eine rekordverdächtige Entfernung, die größer ist als der Abstand zwischen unserem Planeten und der Sonne -, sondern es gelang ihm auch, Informationen zurückzusenden, die direkt aus dem Raumschiff gewonnen wurden. Das bedeutet, dass das DSOC-Sende- und Empfangsgerät tatsächlich mit dem Funksender von Psyche verbunden war und konkrete technische Daten aus dem Raumschiff zurücksandte.
„Wir haben während eines Vorbeiflugs am 8. April etwa 10 Minuten duplizierter Raumfahrzeugdaten heruntergeladen“, sagte Meera Srinivasan, Leiterin des Projekts am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Südkalifornien, in einer Erklärung. Es handelte sich um „duplizierte“ Daten, die heruntergeladen wurden, da die „ursprünglichen“ Psyche-Daten, wenn man so will, über Standard-Hochfrequenz-Kommunikationskanäle im Deep Space Network (DSN) der NASA an die Bodenkontrolle gingen. Die Wissenschaftler wollten nur herausfinden, ob die Laserkommunikation genauso gut, wenn nicht sogar besser funktionieren würde.
Dennoch ist diese doppelte Datenleistung an sich schon eine große Sache für das Experiment. Obwohl DSOC in letzter Zeit wegen verschiedener anderer Meilensteine Schlagzeilen gemacht hat, gab es einen Vorbehalt. So hat DSOC im November letzten Jahres Daten aus einer Entfernung von 16 Millionen Kilometern (10 Millionen Meilen) zur Erde zurückgeschickt, und vor kurzem, während eines „Turnaround-Tests“, bei dem die Wissenschaftler das Experiment mit Inhalten versorgten und diese Inhalte dann zurückgeschickt wurden, hat DSOC keine „echten“ Informationen zurückgeschickt. Es handelte sich um vorinstallierte Testdaten, die auf Kommando abgerufen werden konnten.
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„Wir haben Test- und Diagnosedaten in unseren Downlinks von Psyche gesendet“, sagte Srinivasan. „Dies ist ein wichtiger Meilenstein für das Projekt, da es zeigt, wie die optische Kommunikation mit dem Hochfrequenz-Kommunikationssystem eines Raumfahrzeugs verbunden werden kann.“
Und wenn ihr euch jetzt fragt, wie die Ratenprüfungen für DSOC verlaufen, müssen wir uns das Katzenvideo ansehen.
Hier ist es. Das lasergestrahlte Katzenvideo. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)
Das Katzenvideo
Erinnern Sie sich daran, dass alle früheren DSOC-Daten Testinformationen waren, die von den Wissenschaftlern des Teams erstellt wurden. Nun, Wissenschaftler sind schließlich auch nur Menschen.
Im Dezember letzten Jahres traf DSOC auf dem Weg zum Ziel von Psyche auf einige weitere Kontrollpunkte. Erstens wurden Daten aus einer Entfernung von 19 Millionen Meilen (31 Millionen km) zurückgesendet (was im Vergleich zu den heutigen 140 Millionen Kilometern nicht viel klingt, aber damals war es enorm). Zweitens: Die zurückgesendeten Informationen wurden mit der maximalen Geschwindigkeit des Systems von 267 Megabit pro Sekunde (Mbps) übertragen und brauchten daher etwa 101 Sekunden bis zur Erde. Nach Angaben der NASA entspricht dies der Geschwindigkeit eines Breitband-Internet-Downloads.
Und drittens, ein Teil der Daten war ein beeindruckendes Video von Taters. Wer ist Taters, fragen Sie? Nun, eine süße kleine orangefarbene Tabby-Katze, natürlich. (Es ist ja auch eine orangefarbene Katze, nicht wahr?) Dies ist wahrscheinlich auch ein guter Zeitpunkt, um zu erwähnen, dass einige der jüngsten „Turnaround-Test“-Daten auch Tierbilder enthielten.
Bei dem Test am 8. April hat das DSOC seine Datenübertragungsraten jedoch nicht voll ausgeschöpft, wie es bei dem Video von Taters der Fall war. Die Nachricht erreichte die primäre Downlink-Bodenstation des DSOC am Palomar-Observatorium des Caltech in San Diego County mit einer maximalen Übertragungsrate von 25 Mbit/s, schreibt die NASA in ihrer Erklärung – obwohl sie betont, dass selbst dieser Wert das Ziel des Projekts von mindestens 1 Mbit/s bei dieser Art von Entfernung weit übertrifft.
Ein Problem, das sich für das Team ergeben zu haben scheint, ist die Tatsache, dass das DSOC nur dann gut funktioniert, wenn Mutter Natur mitspielt. Die DSN-Kommunikation hingegen ist nicht so sehr vom Wetter abhängig. „Wir haben viel darüber gelernt, wie weit wir das System bei klarem Himmel treiben können, obwohl Stürme den Betrieb sowohl am Tafelberg als auch am Palomar gelegentlich unterbrochen haben“, so Ryan Rogalin, Leiter der Empfängerelektronik am JPL, in der Erklärung.
In der Table Mountain Facility des JPL befindet sich das Ground Laser Transmitter Instrument des DSOC, und die NASA erklärt, dass das Labor kürzlich versucht hat, dieses Instrument mit der optischen Antenne des DSN und der Ausrüstung von Palomar zu kombinieren, um zu sehen, ob das gleiche Signal gleichzeitig koordiniert werden kann. Ziel war es, herauszufinden, ob es möglich ist, zwischen den Stationen hin und her zu schalten, wenn in einem Gebiet besonders schlechtes Wetter herrscht und dadurch einige Instrumente abgeschaltet werden müssen.
NASA’s Psyche Raumfahrzeug wird in einem Reinraum in der Astrotech Space Operations Anlage in der Nähe des Kennedy Space Centers der Agentur in Florida am 8. Dezember 2022 gezeigt. In der Nähe der Mitte ist der mit einer Goldkappe versehene Fluglaser-Transceiver des DSOC zu sehen, der an der Sonde befestigt ist. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)
Es wird interessant sein zu sehen, wie sich die Laserkommunikation im Weltraum in Zukunft entwickeln wird, und DSOC scheint auf ein optimistisches Ergebnis hinzudeuten. Eine Hochgeschwindigkeitsverbindung zwischen Weltraumforschern und dem Rest der Menschheit auf der Erde würde klarere kosmische Bilder, einen reibungsloseren Übergang für unsere Spezies, wenn Ingenieure auf den Mars vorstoßen wollen, und ganz allgemein eine fortschrittlichere Wissenschaft bedeuten.
Wie Ken Andrews, Leiter des Flugbetriebs am JPL, es ausdrückte: „Es handelte sich um eine kleine Datenmenge, die in einem kurzen Zeitraum heruntergeladen wurde, aber die Tatsache, dass wir dies jetzt tun, hat alle unsere Erwartungen übertroffen.“
Ich meine, vielleicht werden wir durch die Laserkommunikation eines Tages niedliche Fotos von außerirdischen Haustieren bekommen?
