Negli anni a venire, migliaia di satelliti, diversi telescopi spaziali di nuova generazione e persino alcuni habitat spaziali dovrebbero essere lanciati in orbita. Oltre la Terra, è prevista l'invio di più missioni sulla superficie lunare, verso Marte, e oltre. Man mano che la presenza dell'umanità nello spazio aumenta, il volume di dati che viene regolarmente inviato sulla Terra sta raggiungendo i limiti di ciò che le comunicazioni radio possono gestire.

Per questa ragione, La NASA e altre agenzie spaziali stanno cercando nuovi metodi per inviare informazioni avanti e indietro nello spazio. Già, si stanno sviluppando comunicazioni ottiche (che si basano su laser per codificare e trasmettere informazioni), ma si stanno indagando anche altri concetti più radicali. Questi includono comunicazioni a raggi X, che la NASA si sta preparando a testare nello spazio utilizzando il dimostratore della tecnologia XCOM.

Fin dalla sua nascita nel 1958, La NASA ha fatto affidamento esclusivamente sulle comunicazioni radio per rimanere in contatto con tutte le sue missioni oltre la Terra. Gran parte di questo è stato gestito dal Deep Space Network (DSN) della NASA, una rete mondiale di antenne radio giganti che ha supportato tutte le missioni interplanetarie della NASA e alcune missioni in orbita terrestre bassa (LEO).

Ma con rinnovate missioni sulla luna, missioni con equipaggio su Marte, e una serie in espansione di satelliti in miniatura in arrivo nel prossimo futuro, La NASA avrà bisogno di un sistema di comunicazione più efficiente e robusto che mai. Finora, l'uso di laser per codificare e trasmettere dati ha mostrato risultati promettenti, in grado di funzionare da 10 a 100 volte in modo più efficiente rispetto ai sistemi radio.

Però, La NASA sta guardando oltre queste parti dello spettro per accogliere il flusso di informazioni. È qui che entra in gioco il concetto di comunicazione a raggi X (XCOM), che offrono ancora più vantaggi rispetto ai laser. Per uno, I raggi X hanno lunghezze d'onda molto più corte sia delle onde radio che dei laser e possono trasmettere in fasci più stretti.

Ciò significa che più informazioni potrebbero essere inviate con la stessa quantità di potenza di trasmissione, e sarebbe necessaria meno energia su lunghe distanze, almeno in teoria. Inoltre, I raggi X hanno anche il vantaggio di essere in grado di penetrare nel plasma caldo che si accumula quando i veicoli spaziali rientrano nell'atmosfera terrestre a velocità ipersoniche.

Queste guaine di plasma causano un blackout delle comunicazioni con la navicella spaziale per diversi secondi, che impedisce ai controllori di missione di sapere se gli equipaggi sono al sicuro fino all'atterraggio. Per verificare se un tale sistema funzionerà, i tecnici del Goddard Space Flight Center della NASA hanno creato la sorgente di raggi X modulata (MXS), che sarà testato a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) nei prossimi anni.

Per condurre questo test, l'MXS sarà controllato utilizzando il NavCube, una tecnologia di calcolo e navigazione a bordo della ISS, per inviare dati codificati tramite impulsi a raggi X da un'estremità all'altra della stazione. Questi impulsi (che verranno emessi a una velocità di diverse volte al secondo) verranno ricevuti dalla stella di neutroni Interior Composition Explorer (NICER).

Questo primo test riguarderà la trasmissione di segnali GPS, ma il team di sviluppo spera di inviare anche qualcosa di più complicato. Come Jason Mitchell, un ingegnere del Goddard Spaceflight Center della NASA che ha contribuito a sviluppare la dimostrazione tecnologica, spiegato in un comunicato stampa della NASA:

"Abbiamo aspettato molto tempo per dimostrare questa capacità. Per alcune missioni, XCOM può essere una tecnologia abilitante a causa delle distanze estreme in cui devono operare... Il nostro obiettivo per l'immediato futuro è trovare partner interessati che aiutino a sviluppare ulteriormente questa tecnologia".

Sebbene costruito principalmente per raccogliere dati su stelle di neutroni e pulsar, NICER ha anche usato le sue capacità per dimostrare le tecnologie che si basano sui raggi X. Per esempio, nel 2017 NICER ha dimostrato che le pulsar potrebbero essere utilizzate come fonti di temporizzazione per le missioni nello spazio profondo per determinarne la posizione, dimostrando efficacemente l'efficacia della navigazione a raggi X nello spazio.

Da allora, La capacità di NICER di dimostrare le tecnologie emergenti ha catturato l'attenzione degli scienziati della NASA che guardano al piano per la prossima era del volo spaziale umano. La capacità di utilizzare i raggi X e altre fonti di luce per il bene della navigazione e della comunicazione è una di queste aree di potenziale sviluppo.

In caso di successo, l'esperimento MXS potrebbe consentire una maggiore efficienza, velocità di trasmissione dati gigabit al secondo per missioni nello spazio profondo, che potrebbe ospitare tutti i tipi di missioni lucrative oltre la Terra.