NASA's ILLUMA-T: Pionero de la Próxima Era de las Comunicaciones Espaciales con Láser

La carga útil ILLUMA-T de NASA se comunicará con LCRD a través de señales láser. Crédito: NASA/Dave Ryan

NASA pronto desplegará ILLUMA-T en la Estación Espacial Internacional, con el objetivo de mejorar las comunicaciones láser en el espacio. Trabajando junto con LCRD, lanzado anteriormente, este sistema promete tasas de transmisión de datos más rápidas utilizando luz infrarroja. El lanzamiento, las pruebas y las demostraciones de ILLUMA-T se basan en misiones pasadas, impulsando la visión de NASA de comunicaciones láser avanzadas en futuros esfuerzos espaciales.

NASA utiliza la Estación Espacial Internacional (ISS) - una nave espacial del tamaño de un campo de fútbol orbitando la Tierra - para aprender más sobre la vida y el trabajo en el espacio. Durante más de 20 años, la estación espacial ha proporcionado una plataforma única para la investigación en áreas como biología, tecnología, agricultura y más. Sirve como hogar para los astronautas que realizan experimentos, incluido el avance de las capacidades de comunicación espacial de NASA.

La carga útil ILLUMA-T de NASA en una sala limpia de Goddard. La carga se instalará en la Estación Espacial Internacional y demostrará tasas de datos más altas con la Demostración de Retransmisión de Comunicaciones Láser de NASA. Crédito: Dennis Henry

En 2023, NASA enviará una demostración de tecnología conocida como Terminal de Amplificador y Módem de Usuario de Órbita Terrestre Baja Integrada (ILLUMA-T) a la estación espacial. Juntos, ILLUMA-T y la Demostración de Retransmisión de Comunicaciones Láser (LCRD), lanzada en diciembre de 2021, completarán el primer sistema de relé láser de extremo a extremo de NASA.

Con ILLUMA-T, la oficina del programa de Comunicaciones y Navegación Espacial (SCaN) de NASA demostrará el poder de las comunicaciones láser desde la estación espacial. Utilizando luz infrarroja invisible, los sistemas de comunicación láser envían y reciben información a tasas de datos más altas. Con tasas de datos más altas, las misiones pueden enviar más imágenes y videos a la Tierra en una sola transmisión. Una vez instalado en la estación espacial, ILLUMA-T mostrará los beneficios que las tasas de datos más altas podrían tener para las misiones en órbita terrestre baja.

Un primer plano del módulo óptico de ILLUMA-T cubierto por una envoltura protectora. Crédito: NASA/Dennis Henry

"Las comunicaciones láser ofrecen a las misiones más flexibilidad y una forma acelerada de obtener datos del espacio", dijo Badri Younes, ex subadministrador asociado del programa SCaN de NASA. "Estamos integrando esta tecnología en demostraciones cerca de la Tierra, en la Luna y en el espacio profundo".

Además de tasas de datos más altas, los sistemas láser son más ligeros y utilizan menos energía, lo cual es un beneficio clave al diseñar naves espaciales. ILLUMA-T tiene aproximadamente el tamaño de un refrigerador estándar y se asegurará a un módulo externo en la estación espacial para realizar su demostración con LCRD.

Actualmente, LCRD está mostrando los beneficios de un relé láser en órbita geoestacionaria, a 22,000 millas de la Tierra, al enviar datos entre dos estaciones terrestres y realizar experimentos para refinar aún más las capacidades láser de NASA.

"Una vez que ILLUMA-T esté en la estación espacial, el terminal enviará datos de alta resolución, incluyendo imágenes y videos, a LCRD a una velocidad de 1.2 gigabits por segundo", dijo Matt Magsamen, subgerente del proyecto de ILLUMA-T. "Luego, los datos se enviarán desde LCRD a estaciones terrestres en Hawái y California. Esta demostración mostrará cómo las comunicaciones láser pueden beneficiar a las misiones en órbita terrestre baja".

ILLUMA-T se lanzará como una carga útil en la 29ª misión de Servicios de Abastecimiento Comercial de SpaceX para NASA. En las primeras dos semanas después de su lanzamiento, ILLUMA-T será retirado del tronco de la nave espacial Dragon para su instalación en la Instalación Expuesta del Módulo de Experimento Japonés (JEM-EF) de la estación, también conocida como "Kibo", que significa "esperanza" en japonés.

Después de la instalación de la carga útil, el equipo de ILLUMA-T realizará pruebas preliminares y verificaciones en órbita. Una vez completado, el equipo realizará un pase para obtener la primera luz de la carga útil, un hito crítico en el cual la misión transmite su primer haz de luz láser a través de su telescopio óptico hacia LCRD.

Una vez que se logre la primera luz, comenzarán los experimentos de transmisión de datos y comunicaciones láser, que continuarán durante la duración de la misión planeada.

Ruta de Comunicaciones Láser de NASA. Crédito: NASA/Dave Ryan

En el futuro, las comunicaciones láser operativas complementarán a los sistemas de radiofrecuencia, que la mayoría de las misiones espaciales utilizan hoy en día para enviar datos a casa. ILLUMA-T no es la primera misión en probar las comunicaciones láser en el espacio, pero acerca a NASA a la infusión operativa de la tecnología.

Aside from LCRD, ILLUMA-T’s predecessors include the 2022 TeraByte InfraRed Delivery system, which is currently testing laser communications on a small CubeSat in low Earth orbit; the Lunar Laser Communications Demonstration, which transferred data to and from lunar orbit to the Earth and back during the Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer mission in 2014; and the 2017 Optical Payload for Lasercomm Science, which demonstrated how laser communications can speed up the flow of information between Earth and space compared to radio signals.

The Goddard ILLUMA-T team in front of the payload in a cleanroom. Credit: NASA/Dennis Henry

Testing the ability of laser communications to produce higher data rates in a variety of scenarios will help the aerospace community further refine the capability for future missions to the Moon, Mars, and deep space.