NASA's ILLUMA-T: Pionieristica nella nuova era delle comunicazioni spaziali con il laser.

NASA ILLUMA-T comunicherà con LCRD tramite segnali laser. Crediti: NASA/Dave Ryan

NASA presto installerà ILLUMA-T sulla Stazione Spaziale Internazionale, con l'obiettivo di migliorare le comunicazioni laser nello spazio. Lavorando con il sistema LCRD precedentemente lanciato, questo sistema promette una velocità di trasmissione dati più veloce utilizzando la luce infrarossa. Il lancio di ILLUMA-T, i test e le dimostrazioni si basano sulle missioni passate, spingendo avanti la visione di NASA per le avanzate comunicazioni laser nelle future imprese spaziali.

NASA utilizza la Stazione Spaziale Internazionale (ISS), un'astronave delle dimensioni di un campo da calcio che orbita intorno alla Terra, per saperne di più sulla vita e il lavoro nello spazio. Da oltre 20 anni, la stazione spaziale ha fornito una piattaforma unica per investigazione e ricerca in settori come la biologia, la tecnologia, l'agricoltura e altro ancora. Serve come casa per gli astronauti che conducono esperimenti, inclusi il miglioramento delle capacità di comunicazione spaziale di NASA.

Payload ILLUMA-T di NASA in una sala pulita del Goddard. Il payload sarà installato sulla Stazione Spaziale Internazionale e dimostrerà velocità di dati superiori con il Laser Communications Relay Demonstration di NASA. Crediti: Dennis Henry

Nel 2023, NASA invierà una dimostrazione tecnologica nota come Integrated LCRD Low Earth Orbit User Modem and Amplifier Terminal (ILLUMA-T) alla stazione spaziale. Insieme, ILLUMA-T e il Laser Communications Relay Demonstration (LCRD), lanciato nel dicembre 2021, completeranno il primo sistema di collegamento laser bidirezionale e end-to-end di NASA.

Con ILLUMA-T, l'ufficio del programma Space Communications and Navigation (SCaN) di NASA dimostrerà la potenza delle comunicazioni laser dalla stazione spaziale. Utilizzando la luce infrarossa invisibile, i sistemi di comunicazione laser inviano e ricevono informazioni con velocità di dati superiori. Con velocità di dati superiori, le missioni possono inviare più immagini e video sulla Terra in una singola trasmissione. Una volta installato sulla stazione spaziale, ILLUMA-T mostrerà i benefici che velocità di dati superiori potrebbero avere per le missioni in orbita terrestre bassa.

Primo piano sul modulo ottico di ILLUMA-T coperto da una protezione. Crediti: NASA/Dennis Henry

"Le comunicazioni laser offrono alle missioni maggiore flessibilità e un modo più rapido per ottenere dati dallo spazio", ha affermato Badri Younes, ex deputy associate administrator del programma SCaN di NASA. "Stiamo integrando questa tecnologia nelle dimostrazioni vicino alla Terra, sulla Luna e nello spazio profondo".

Oltre a velocità di dati superiori, i sistemi laser sono più leggeri e utilizzano meno energia, un vantaggio chiave nella progettazione di astronavi. ILLUMA-T ha approssimativamente le dimensioni di un frigorifero standard e verrà fissato a un modulo esterno sulla stazione spaziale per condurre la sua dimostrazione con LCRD.

Attualmente, LCRD sta mostrando i vantaggi di un collegamento laser in orbita geosincrona - 22.000 miglia dalla Terra - trasmettendo dati tra due stazioni terrestri e conducendo esperimenti per perfezionare ulteriormente le capacità laser di NASA.

"Una volta che ILLUMA-T sarà sulla stazione spaziale, il terminale invierà dati ad alta risoluzione, inclusi immagini e video, a LCRD a una velocità di 1,2 gigabit al secondo", ha detto Matt Magsamen, responsabile del progetto ILLUMA-T. "Successivamente, i dati saranno inviati da LCRD alle stazioni terrestri alle Hawaii e in California. Questa dimostrazione mostrerà come le comunicazioni laser possono beneficiare le missioni in orbita terrestre bassa".

ILLUMA-T viene lanciato come payload sulla 29ª missione di rifornimento commerciale di SpaceX per NASA. Nelle prime due settimane dopo il lancio, ILLUMA-T verrà rimosso dal modulo Dragon dell'astronave per essere installato sulla struttura esposta del modulo sperimentale giapponese della stazione (JEM-EF), anche noto come "Kibo" - che significa "speranza" in giapponese.

Dopo l'installazione del payload, il team di ILLUMA-T effettuerà test preliminari e verifiche in orbita. Una volta completato, il team effettuerà un passaggio per la prima luce del payload, una pietra miliare critica in cui la missione invia il suo primo raggio di luce laser attraverso il suo telescopio ottico a LCRD.

Una volta raggiunta la prima luce, inizieranno gli esperimenti di trasmissione dati e comunicazioni laser e continueranno per tutta la durata della missione pianificata.

Mappa delle comunicazioni laser di NASA. Crediti: NASA / Dave Ryan

In futuro, le comunicazioni laser operative integreranno i sistemi di frequenza radio, che la maggior parte delle missioni spaziali utilizza oggi per inviare dati a terra. ILLUMA-T non è la prima missione a testare le comunicazioni laser nello spazio, ma avvicina NASA all'introduzione operativa della tecnologia.

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.