comunicazioni ottiche, trasmissione di dati mediante laser a infrarossi, ha il potenziale per aiutare la NASA a restituire più dati sulla Terra che mai. I vantaggi di questa tecnologia per l'esplorazione e le missioni di scienze della Terra sono enormi. A sostegno di una missione per dimostrare questa tecnologia, La NASA ha recentemente completato l'installazione della sua nuovissima stazione di terra ottica ad Haleakala, Hawaii.

La stazione di terra all'avanguardia, chiamata Optical Ground Station 2 (OGS-2), è la seconda di due stazioni di terra ottiche da costruire che raccoglieranno i dati trasmessi alla Terra dal Laser Communications Relay Demonstration (LCRD) della NASA. Lancio all'inizio del 2021, questa missione pionieristica sarà il fulcro del primo sistema di comunicazione ottica operativo della NASA. Mentre altri sforzi della NASA hanno utilizzato le comunicazioni ottiche, questo sarà il primo sistema di relè della NASA che utilizza interamente l'ottica, dando alla NASA l'opportunità di testare questo metodo di comunicazione e trarre preziose lezioni dalla sua implementazione. I satelliti relè creano collegamenti di comunicazione critici tra le missioni scientifiche e di esplorazione e la Terra, consentendo a queste missioni di trasmettere dati importanti agli scienziati e ai responsabili delle missioni a casa.

Mentre le comunicazioni ottiche offrono alle missioni molti vantaggi, può essere disturbato da interferenze atmosferiche come le nuvole. OGS-2 è stato scelto per essere situato alle Hawaii a causa dei suoi cieli limpidi, ma il maltempo può ancora capitare. In una giornata nuvolosa, LCRD dovrebbe attendere prima di trasmettere i dati. Per evitare ritardi, i servizi possono essere trasferiti a un'altra stazione di terra sviluppata dal Jet Propulsion Laboratory della NASA; OGS-1, situato a Table Mountain, California. Per monitorare la copertura nuvolosa e determinare se è necessario OGS-1, il partner commerciale Northrop Grumman ha fornito una stazione di monitoraggio atmosferico che osserva le condizioni meteorologiche nel sito. Questa stazione di monitoraggio funziona quasi autonomamente 24 ore al giorno, sette giorni alla settimana.

LCRD e OGS-2 dimostreranno le numerose capacità di ottica, o laser, comunicazioni da utilizzare come relè di comunicazione. Le comunicazioni ottiche offrono vantaggi significativi per le missioni, compresi gli aumenti della velocità dei dati da 10 a 100 volte superiori rispetto ai sistemi di comunicazione a radiofrequenza comparabili. Questo aumento significa dati a risoluzione più elevata per le missioni, dando agli scienziati uno sguardo molto più dettagliato sul nostro pianeta e sistema solare. I vantaggi includono anche una riduzione del fabbisogno energetico, dimensioni e peso, significa una maggiore durata della batteria, più spazio per strumenti aggiuntivi sui veicoli spaziali e potenziali risparmi sui costi al momento del lancio grazie a carichi utili più leggeri.

"LCRD e le sue stazioni di terra dimostreranno le comunicazioni ottiche come un relè, il che significa che le missioni saranno in grado di trasmettere dati da punti nella loro orbita senza una linea di vista diretta delle stazioni di terra, " ha detto Dave Israel, Investigatore principale della LCRD presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "Nel 2013, La dimostrazione di comunicazione laser lunare della NASA ha stabilito un record di larghezza di banda delle comunicazioni spaziali dalla Luna utilizzando comunicazioni ottiche con un sistema che richiede una linea di vista diretta".

Space Network della NASA gestisce l'integrazione di OGS-2, test e operazioni e alla fine opererà LCRD. La rete spaziale sovrintende a una costellazione di satelliti per le comunicazioni della NASA, noti come satelliti di tracciamento e trasmissione dati, e le relative stazioni di terra, che include il complesso di White Sands a White Sands, Nuovo Messico. La rete fornisce servizi di comunicazione continua alle missioni in orbita terrestre bassa tramite radiofrequenza. Mentre la radiofrequenza continuerà ad avere utilità nelle comunicazioni spaziali anche in futuro, le crescenti esigenze di comunicazione di molte missioni richiedono velocità di trasmissione dati maggiori.

L'installazione di OGS-2 è stata uno sforzo collaborativo tra governo, istituzioni commerciali e accademiche. Il Lincoln Laboratory del Massachusetts Institute of Technology ha fornito il terminale di test e diagnostica, che si compone di tre parti:un sottosistema ottico, sottosistema digitale ed elettronica di controllo. I tre componenti inviano, ricevere ed elaborare segnali ottici da e verso LCRD.

comunicazioni ottiche, attraverso lo sviluppo di LCRD e dei suoi due terminali di terra, potrebbe avere impatti di vasta portata per la conoscenza futura della Terra e del nostro sistema solare. I veicoli spaziali dotati di sistemi di comunicazione ottica consentiranno efficacemente dati migliorati, come video ad alta risoluzione, per essere riportato sulla Terra più velocemente, grazie all'aumento della velocità dei dati. Con questi dati, gli scienziati potranno osservare più da vicino il nostro universo con il potenziale per scoprire nuove entusiasmanti scoperte.