Komunikacijski korisnički terminal spreman za Mjesec

Godine 1969., astronaut Apolla 11 Neil Armstrong zakoračio je na površinu Mjeseca. Tri godine kasnije, Apollo 17 postao je NASA-ina posljednja Apollo misija koja je spustila ljude na najsjajniji i najveći objekt na našem noćnom nebu. Od tada nijedan čovjek nije posjetio Mjesec, uglavnom zbog promjene politike, financiranja i prioriteta.

Ali to će se promijeniti putem NASA-ine misije Artemis II, čije je lansiranje planirano najkasnije za rujan 2025. i predstavljat će prvu misiju s posadom svemirske letjelice Orion koja će preletjeti Mjesec nakon 50 godina.

Artemis II će biti prvi lunarni let s posadom koji će demonstrirati tehnologije laserske komunikacije (lasercom), koje su spremne revolucionirati način na koji svemirske letjelice komuniciraju. Istraživači na američkom Institutu za tehnologiju u Massachusettsu, u Laboratoriju MIT Lincoln razvijaju takve tehnologije više od dva desetljeća, a NASA ih ubacuje u svoje misije kako bi zadovoljila rastuće zahtjeve istraživanja svemira na velikim udaljenostima s velikim količinama podataka.

Optički komunikacijski sustav Orion Artemis II O20 slat će video visoke rezolucije i slike lunarne površine na Zemlju, kao i slati i primati procedure, podatkovne datoteke, planove leta, glasovne pozive i druge komunikacije, služeći kao brzi cjevovod podataka između astronauta na Orionu i kontrole misije na Zemlji.

Sustav će emitirati informacije putem lasera brzinom do 260 megabita u sekundi na zemaljske optičke stanice na jednoj od dvije NASA-ine lokacije, testnom postrojenju White Sands u Las Crucesu, Novi Meksiko, i postrojenju Laboratorija za mlazni pogon Table Mountain Facility u Wrightwoodu, Kalifornija. Obje su lokacije idealne zbog svoje minimalne pokrivenosti oblacima, što može ometati laserske signale dok ulaze u Zemljinu atmosferu.

U središtu O2O je modularni, agilni, skalabilni optički terminal MAScOT razvijen od inženjera Lincoln Laboratorija. MAScOT ima 4-inčni teleskop montiran na dvoosni zakretni nosač (gimbal) i fiksnu stražnju optiku. Gimbal precizno usmjerava teleskop i prati lasersku zraku kroz koju se emitiraju i primaju komunikacijski signali, u smjeru željenog primatelja ili pošiljatelja podataka. Ispod gimbala, u zasebnom sklopu, nalazi se stražnja optika koja sadrži leće za fokusiranje svjetla, senzore za praćenje, zrcala za brzo upravljanje i druge komponente za fino usmjeravanje laserske zrake.

MAScOT je debitirao u svemiru kao dio laboratorijske demonstracije integriranog laserskog komunikacijskog releja (LCRD) korisničkog modema i terminala ILLUMA-T koji je lansiran na Međunarodnu svemirsku postaju ISS u studenom 2023. Nakon nekoliko tjedana preliminarnih testiranja, ILLUMA-T je poslao svoju prvu zraku laserskog svjetla do NASA-inog LCRD satelita u geosinkronoj orbiti 35.405 km iznad Zemljine površine. Postizanje ovoga zahtijevalo je precizno usmjeravanje, prikupljanje i praćenje laserskih zraka između svemirskih letjelica u pokretu.

Tijekom sljedećih šest mjeseci, laboratorijski tim izvodio je eksperimente kako bi testirao i karakterizirao osnovnu funkcionalnost sustava, performanse i korisnost za ljudske posade i korisničke aplikacije. U početku je tim provjerio radi li optička veza "ILLUMA-T-to-LCRD" predviđenim brzinama prijenosa podataka u oba smjera: 622 Mbps prema dolje i 51 Mbps prema gore. Zapravo, postignute su još veće brzine prijenosa podataka: 1,2 gigabita u sekundi prema dolje i 155 Mbps prema gore.  

"Naš uspjeh s ILLUMA-T postavlja temelj za streaming HD videa na Mjesec i s Mjeseca", kaže istraživačica Jade Wang, pomoćnica voditelja Grupe za optičke i kvantne komunikacije. "Možete zamisliti astronaute Artemisa kako koriste videokonferencije za povezivanje s liječnicima, koordinaciju aktivnosti misije i prijenos uživo svojih lunarnih putovanja."

Misija Artemis II O2O koristit će isti cjelokupni MAScOT dizajn dokazan na ILLUMA-T. Laboratorij Lincoln isporučio je teret u NASA-in Svemirski centar Kennedy za instalaciju i testiranje na svemirskoj letjelici Orion u srpnju 2023. godine, a u kolovozu 2024. laboratorij održao test spremnosti za misiju u tri faze.

U prvoj fazi potvrdili su naredbene i telemetrijske funkcije terminala. U drugoj fazi, tim je testirao različite korisničke aplikacije, uključujući aktiviranje nekih Orionovih HD kamera i slanje videa iz Cape Canaverala u Johnson Space Center kao model za stvarnu svemirsku vezu. Također su pokretali prijenos datoteka, video konferencije i druge operacije na osobnim računalnim uređajima astronauta. U trećoj fazi, simulirali su aktivnosti puštanja u rad korisnog tereta te provođenje operacija zemaljskog terminala.

Dovršetkom tih testova, MAScOT je spreman za let Orion letjelicom za posadu u misiji Artemis II koja će biti posljednja uoči povratka astronauta na Mjesec u misiji Artemis III.