Laser Communications Relay Demonstration-flygenheten anlände till NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, i mitten av september. Monteringen kommer att fungera som ryggraden för nyttolasten, som alla LCRD:s komponenter kommer att anslutas till. Kredit:NASA Goddard/Barbara Lambert
NASA:s Laser Communications Relay Demonstration (LCRD) uppdrag har påbörjat integration och testning vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Uppdraget kommer att visa hur en övergång från radio till laserkommunikation kommer att exponentiellt förbättra sättet vi ansluter till astronauter och rymdfarkoster.
"LCRD är ett stort steg i utvecklingen av rymdkommunikation, sa Dave Israel, LCRD:s huvudutredare. "LCRD kommer att visa hur laserkommunikationsteknik kan tillämpas för att avsevärt förbättra kapaciteten hos NASA:s kommunikationsinfrastruktur."
Tills nyligen, NASAs rymdfarkoster har helt och hållet varit beroende av radiokommunikation. Nu, NASA utvecklar banbrytande laserkommunikationsteknik i ett paradigmskifte från enbart radiokommunikation till en hybrid av radio och laser.
Laserkommunikation kan ge 10 till 100 gånger bättre datahastigheter än radio på grund av högre bandbredd. Detta innebär att laserkommunikation kan sända mer data åt gången än radio, även om båda kommunikationstyperna bara kan färdas lika snabbt som ljusets hastighet. För att överföra en "Google-karta" på en fots upplösning över hela Mars-ytan, det bästa radiofrekvenskommunikationssystemet skulle ta nio år att skicka all data. Laserkommunikation skulle kunna göra det på nio veckor. Dessutom, laserkommunikationssystem tar upp mycket mindre yta och vikt för samma (eller bättre) datahastigheter än radiosystem.
LCRD-uppdraget fortsätter arvet från Lunar Laser Communications Demonstration (LLCD), som flög ombord på en rymdfarkost som kretsar runt månen 2013. Sammantaget, jämfört med traditionella kommunikationssystem på rymdfarkoster idag, LLCD använde halva massan, 25 procent mindre effekt, och fortfarande överförde sex gånger så mycket data per sekund.
LCRD kommer att vara banbrytande för vidarebefordran av data genom lasrar. Uppdraget kommer att demonstrera genomförbarheten och fördelarna med laserkommunikation i framtida nätverk. Integration och testning, pågår nu på Goddard, är ett avgörande steg för att säkerställa att dessa tekniker fungerar i den tuffa miljön i rymden.
LCRD-ingenjörer placerar Flight Modem 2 i den termiska vakuumkammaren för testning. LCRD:s flygmodem är en kritisk del av LCRD:s nyttolast. De kodar data till laserljus för att överföras till marken. Kredit:NASA Goddard/Barbara Lambert
"Det finns tre faser av integration och testning som leder fram till lansering, sa Glenn Jackson, Projektledare för LCRD nyttolast. "Vi är på väg att avsluta den första fasen, nyttolast integration, i slutet av december. Nästa fas är att testa hela nyttolasten i en flygmiljö inklusive elektromagnetisk, akustisk och termisk vakuumtestning."
Testning sker i Goddards Environmental Test Engineering and Integration Facility. Anläggningen säkerställer att varje instrument är klart för lansering, testa dem under förhållanden som efterliknar uppskjutning och rymd.
En 42 fot hög akustisk testkammare utsätter instrument för avgivande ljud motsvarande 150 decibel, eller volymen för en jetstart på 80 fots avstånd. En termisk vakuumkammare kyler rymdfarkosten till minusgrader i ett konstgjort vakuum.
"Integration och testning handlar om att se till att instrumenten talar med varandra, arbetar tillsammans, sa Bill Potter, projektledare för LCRD:s integrations- och testverksamhet. "Vi har ett team på cirka 60 ingenjörer inom ett antal discipliner som ser till att enheten fungerar som avsett i rymdmiljön."
Vid sidan av tester på Goddard, NASA kalibrerar Optical Ground Station 2, en av två markstationer som kommer att kommunicera med LCRD. Stationen ligger på toppen av ett berg i Hawaii för att undvika överföringsstörningar från molntäckning. NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, driver LCRD:s andra markstation vid en anläggning i Taffelberget, Kalifornien.
LCRD-tekniker kommer, en gång bevisat, utnyttjas ombord på två kommande NASA-uppdrag, det integrerade LCRD Low-Earth Orbit User Modem and Amplifier Terminal (ILLUMA-T) och projektet Optical-to-Orion (O2O).
LCRD-ingenjörer förbereder Flight Modem 2 för vibrationstestning. Kredit:NASA Goddard/Barbara Lambert
ILLUMA-T kommer att flyga ombord på den internationella rymdstationen som den första demonstrationen av ett fullt fungerande end-to-end laserkommunikationssystem. Det kommer att förse stationen med en toppmodern laserkommunikationsterminal med förbättrad storlek, vikt, effekt och datahastigheter över jämförbara radiosystem.
NASA planerar att flyga O2O ombord på rymdfarkosten Orion på den första flygningen med astronauter, utnyttja laserkommunikation för framtida mänskliga rymdfärder. Dess högre datahastigheter kommer att göra det möjligt för astronauter att videokonferens med jorden och strömma högupplöst video från utforskande uppdrag bortom en låg omloppsbana om jorden.
Den senaste lanseringen av NASA:s sista spårnings- och datareläsatellit avslutade ett kapitel i rymdkommunikationens historia. Framtida generationer av Space Network-satelliter kommer att införliva laserteknik som utvecklats under detta decennium. LCRD-uppdraget är en viktig milstolpe på den resan.
LCRD-uppdraget är ett samarbete mellan NASAs Space Technology Mission Directorate och NASAs Space Communications and Navigation-programkontor, och utvecklas i samarbete med MIT Lincoln Laboratory. LCRD-nyttolasten kommer att finnas ombord på en rymdfarkost från det amerikanska flygvapnet som en del av uppdraget Space Test Program (STP-3) och är planerad att lanseras 2019.
Besök Exploration and Space Communications divisions webbplats för mer information om LCRD och laserkommunikation.
