Kosmické agentury neustále využívají Mezinárodní kosmickou stanici k tomu, aby nasbíraly poznatky o tom, jak se v kosmickém prostředí žije a pracuje. Po více než dvacet let již stanice poskytuje jedinečné možnosti vědeckého výzkumu v oborech jako je biologie, technologie, zemědělství a mnoho dalších. Stanice také slouží jako domov pro astronauty, kteří se o experimenty starají. Takovým experimentem bude také ILLUMA-T (Integrated LCRD Low Earth Orbit User Modem and Amplifier Terminal), který má být v letošním roce dopraven na ISS. Společně se zařízením LCRD (Laser Communications Relay Demonstration), které bylo vypuštěno už v prosinci 2021, budou obě zařízení schopná dokončit první obousměrný laserový přenosový systém od NASA.

Programová kancelář NASA pro komunikaci a navigaci SCaN chce s pomocí ILLUMA-T demonstrovat schopností laserové komunikace ze stanice ISS. S využitím infračerveného záření, které lidské oči nevidí, bude laserový komunikační systém odesílat a přijímat informace s vyšší přenosovou rychlostí. Díky zvýšení přenosových rychlostí budou moci mise poslat během jediného přenosu více fotografií a videí. Po instalaci na ISS má ILLUMA-T jasně ukázat výhody, které misím na nízké oběžné dráze nabízí právě zvýšené přenosové rychlosti.

Zařízení ILLUMA-T umístěné na ISS bude přes laserové paprsky komunikovat se zařízením LCRD na geostacionární dráze, které pošle data do jedné ze dvou pozemních stanic.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

„Laserová komunikace nabízí misím vyšší flexibilitu a zrychlenou metodu přenosu dat z vesmíru,“ vysvětluje Badri Younes, bývalý zástupce přidruženého administrátora pro program SCaN a dodává: „Tuto technologii začleňujeme do demonstrací v blízkosti Země, na Měsíci a v hlubokém vesmíru.“ Kromě vyšších přenosových rychlostí mají laserové komunikační systémy výhody v podobě nižší hmotnosti a také nižšího odběru elektrické energie, což jsou věci, které pomohou při návrhu každé sondy. Zařízení ILLUMA-T má podle NASA velikost běžné ledničky a umístěno na vnějším plášti stanice, kde bude provádět své demonstrace společně s LCRD.

Detail optického modulu zařízení ILLUMA-T, který je zatím překryt ochrannou izolací.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Systém LCRD již nyní prokazuje své schopnosti na geostacionární dráze ve výšce zhruba 36 000 kilometrů, když přeposílá data mezi dvěma pozemními stanicemi a provádí experimenty, které mají dále zlepšovat a zpřesňovat komunikační schopnosti NASA přes lasery. „Až bude ILLUMA-T na stanici, bude terminál schopen odesílat data včetně fotek a videí ve vysokém rozlišení přes LCRD přenosovou rychlostí 1,2 gigabitů za sekundu,“ uvádí Matt Magsamen, zástupce projektového manažera ILLUMA-T a dodává: „Poté budou data přes LCRD odeslána do pozemních stanic na Havaji a v Kalifornii. V rámci demonstrace prokážeme, jaké výhody může laserová komunikace přinést misím na nízké oběžné dráze.“

Zařízení ILLUMA-T bude na stanici dopraveno nákladní lodí Dragon 2 v rámci mise CRS-29. Během prvních dvou týdnů po startu bude zařízení vyjmuto z nehermetizovaného nákladového prostoru lodi (tzv. trunku) a následně proběhne jeho instalace na platformu JEM-EF (Japanese Experiment Module-Exposed Facility), která je součástí japonského modulu Kibó. Jakmile dojde k instalaci zařízení, vstoupí ILLUMA-T do fáze předběžných testů a kontrol všech svých systémů. Po jejich dokončení přijde kritický milník – první laserový paprsek projde optickou soustavou zařízení ILLUMA-T a vydá se k LCRD. Po prověření tohoto kriticky důležitého testu začnou experimenty zaměřené na datové přenosy, které budou pokračovat po celou dobu plánované mise.

Tým zodpovědný za vývoj zařízení ILLUMA-T u svého produktu.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

V budoucnu by používání laserové komunikace mohlo doplnit stávající rádiové systémy, které dnes využívá většina kosmických misí k odesílání svých dat na Zemi. ILLUMA-T rozhodně není jedinou misí, která testuje laserovou komunikaci. NASA ji však označuje za prostředek, který přiblíží tuto metodu přenosu dat k provoznímu využívání. Kromě zmíněných systémů LCRD a ILLUMA-T můžeme zmínit i další předchůdce, kteří se věnovali zkouškám laserové komunikace – ať už jde o systém TeraByte InfraRed Delivery system, který od loňska testuje laserovou komunikaci na malém CubeSatu na nízké oběžné dráze okolo Země, nebo Lunar Laser Communications Demonstration, který zvládl přenést data z  oběžné dráhy Měsíce na Zemi v rámci mise sondy LADEE, případně Optical Payload for Lasercomm Science, který v roce 2017 demonstroval, jak laserová komunikace zrychlí přenos dat mezi Zemí a kosmickým prostorem ve srovnání s rádiovými prostředky. Zkoušky schopností laserových komunikačních aparátů dosahovat vyšších přenosových rychlostí za různých podmínek pomůže kosmické komunitě dále zpřesňovat možnosti budoucích misí k Měsíci, Marsu i do hlubšího vesmíru.

Vývoj projektů, které testovaly, či mají testovat laserovou komunikaci.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/illuma-t_goddard_cleanroom_1.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/illuma-t_to_lcrd.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/optical_module.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/illuma-t_team.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/microsoftteams-image_12_2.png