Milhões de pessoas assistiram ao histórico lançamento do Artemis II e ficaram cativadas pela jornada de 10 dias da missão ao redor da Lua, enquanto os astronautas da NASA Reid Wiseman, Victor Glover e Christina Koch, e o astronauta da CSA (Agência Espacial Canadense) Jeremy Hansen, se aventuravam mais longe no espaço do que qualquer humano antes. Parte da capacidade do público de vivenciar a missão em alta definição se devia às comunicações a laser.
Sistemas de comunicação a laser, ou ópticos, usam luz infravermelha invisível para transmitir mais dados em um único downlink do que os sistemas tradicionais de radiofrequência. Durante o Artemis II, a NASA testou um sistema de comunicações ópticas para demonstrar os benefícios que as comunicações a laser podem trazer para futuras missões espaciais tripuladas à Lua.
O terminal óptico, uma carga útil acoplada ao exterior da espaçonave Orion, marcou a primeira vez que as comunicações a laser apoiaram uma missão tripulada à distância lunar. O terminal coletava e transmitia vídeos de alta definição, procedimentos de voo, fotos, dados de engenharia e ciência, e comunicações de voz para a Terra via sinais laser quando a espaçonave tinha linha de visão com os terminais terrestres.
“O acesso a imagens de alta resolução e outros dados científicos durante fases dinâmicas de missões científicas é um divisor de águas”, disse a Dra. Kelsey Young, líder científica lunar do Artemis II. “Isso significa insights mais rápidos, melhor tomada de decisões científicas para apoiar a tripulação enquanto eles concluem a exploração científica, e uma missão com uma presença científica mais integrada. Parecia que estávamos ali com a tripulação, e isso maximizou o impacto científico lunar da missão, pois permitiu uma conferência científica da tripulação mais produtiva na manhã seguinte ao sobrevoo.”
O acesso a imagens de alta resolução e outros dados científicos durante fases dinâmicas de missões científicas é um divisor de águas.”
Dra. Kelsey Young
Artemis II Líder de Ciência Lunar
Durante a viagem de cerca de 10 dias, o sistema de comunicações a laser trocou 484 gigabytes de dados entre Orion e a Terra, aproximadamente equivalente a 100 filmes em alta definição comparados à capacidade dos sistemas padrão de radiofrequência. As fotos nítidas e nítidas do pôr da Terra, Earthrise e muitas das outras imagens da missão foram transmitidas por transmissão pelos links a laser do sistema óptico de comunicação Orion Artemis II. O terminal também era capaz de transmitir dados para a cápsula Orion, entregando informações à tripulação.
O principal suporte de comunicações do Artemis II veio da Near Space Network e da Deep Space Network, os tradicionais sistemas de radiofrequência da NASA. A distâncias lunares, com a estrutura de processamento atual, esses sistemas eram limitados a taxas de dados de um dígito na faixa de megabits por segundo. Quando o sistema óptico estava em uso, o módulo de tripulação Orion estabeleceu múltiplos downlinks de 260 megabits por segundo, superando muitos de seus objetivos de demonstração.
Na Terra, telescópios de estações terrestres da NASA no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, no sul da Califórnia, e no Complexo White Sands, no Novo México, foram selecionados por seus ambientes secos e de alta altitude, garantindo uma forte ligação entre a Terra e o terminal óptico a bordo da Orion. Essas estações coletaram a maior parte dos sinais ópticos da Orion, atingindo um recorde de 26 gigabytes de dados recebidos, baixados e transmitidos para o controle de missão em menos de uma hora – permitindo uma transferência de dados mais rápida do que a maioria das capacidades de internet doméstica.
Este vídeo da transmissão da NASA mostra o feed Orion alternando do link de radiofrequência para o link óptico e a mudança na clareza.
Além das duas principais estações terrestres da NASA, a Orion também enviou dados para um local recém-desenvolvido na Estação Terrestre Quântica Óptica da Universidade Nacional Australiana no Monte Stromlo, em Canberra, Austrália. Após vários anos de suporte técnico, especialistas do Glenn Research Center da NASA em Cleveland e do Goddard Space Flight Center da agência em Greenbelt, Maryland, trabalharam com a universidade para construir e demonstrar um telescópio óptico capaz de atingir a Lua utilizando peças acessíveis desenvolvidas pela indústria comercial.
Estação Terrestre Óptica Quântica (QOGS) no Observatório Mount Stromlo em Canberra, Austrália.
ANU/Nic Vevers
Durante toda a missão, o site australiano alcançou vídeo de duplo fluxo com a Orion por mais de 15,5 horas, contribuindo para o feed “Live Views from Orion” da NASA, que permitiu que milhões de espectadores acompanhassem os marcos do Artemis II. A estação terrestre conseguiu transmitir com sucesso a maior taxa de dados possível do terminal, de 260 megabits por segundo, provando que peças comerciais e prontas a usar podem ser aproveitadas para diminuir o custo, o tempo e a dificuldade necessários para montar estações ópticas terrestres.
Comunicações espaciais não se resumem apenas a movimentar bytes, mas a entrega das imagens, do vídeo e das vozes da tripulação que dão vida a uma missão.
Greg Heckler
Gerente Adjunto de Programa para Desenvolvimento de Capacidades do SCaN
“Comunicações espaciais não se resumem apenas a movimentar bytes, mas a entregar as imagens, o vídeo e as vozes da tripulação que dão vida a uma missão”, disse Greg Heckler, gerente adjunto de desenvolvimento de capacidades do SCaN. “Com a carga óptica, conseguimos observar os astronautas embarcando em sua jornada quase em tempo real. Esses momentos nos deram uma nova visão de tirar o fôlego da Terra e revelaram que a tripulação não é apenas uma equipe, mas uma família.”
À medida que a NASA ultrapassa os limites da exploração humana, o uso bem-sucedido das comunicações a laser demonstrou uma transferência de dados mais rápida, oferecendo um vislumbre de opções para futuras missões da agência.
Sob o comando do Artemis, a NASA enviará astronautas em missões cada vez mais difíceis para explorar mais da Lua em busca de descobertas científicas e benefícios econômicos, construindo a base para as primeiras missões tripuladas a Marte.
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