La NASA aggiungerà una nuova parabola satellitare alla sua Deep Space Network (DSN), dotata di specchi e un ricevitore speciale per consentire la trasmissione e la ricezione di laser dalla sonda nello spazio profondo. La nuova antenna, chiamata Deep Space Station-23 (DSS-23), fa parte di una transizione verso una comunicazione più veloce ed efficiente, dato che l’ente spaziale si sta preparando per un ritorno sulla Luna nel 2024 e alla prima missione umana su Marte nel metà degli anni 2030.
L’obiettivo è semplice: se la NASA sta per inviare umani su Marte, l’agenzia spaziale deve essere in grado di comunicare con gli astronauti e i laser possono aiutare a garantire che i futuri marziani abbiano una buona ricezione a 40 milioni di chilometri dalla Terra.
La costruzione dell’antenna di 34 metri è iniziata questa settimana in California, negli Stati Uniti. È solo una di una varietà di antenne DSN, portando il numero totale di antenne che aiuteranno a trasmettere messaggi laser da e verso lo spazio a 13.
“DSN è l’unica linea telefonica sulla Terra per i nostri due veicoli spaziali Voyager – entrambi nello spazio interstellare – tutte le nostre missioni su Marte e il veicolo spaziale New Horizons, che ora è molto al di là di Plutone“, ha affermato Larry James, vicedirettore del Jet Propulsion Laboratory della NASA, in una dichiarazione. “Più esploriamo, più antenne abbiamo bisogno per parlare con tutte le nostre missioni“.
La comunicazione con i marziani
La NASA utilizza le antenne DSN per comunicare con i veicoli spaziali dagli anni ’60, inviando segnali a una media di 30 veicoli spaziali al giorno. Le antenne trasmettono e ricevono onde radio tra il controllo a terra e il veicolo spaziale.
Sebbene le onde radio abbiano funzionato bene, hanno serie limitazioni. Le onde radio tendono a indebolirsi su lunghe distanze e hanno una capacità limitata. Per i Voyager, che sono molto lontani dalla Terra, ciò significa che i segnali diretti alle loro antenne terrestri sono molto deboli.
I laser sono fasci di luce infrarossa che percorrono distanze maggiori nello spazio e con molta più potenza delle onde radio. “I laser possono aumentare la velocità dei dati su Marte di circa dieci volte rispetto alla radio“, ha dichiarato Suzanne Dodd, direttore della rete interplanetaria, l’organizzazione che gestisce il DSN. “La nostra speranza è che la fornitura di una piattaforma per le comunicazioni ottiche incoraggi altri esploratori dello spazio a sperimentare laser nelle missioni future“.
La NASA ha testato la comunicazione laser nello spazio per la prima volta nel 2013, trasmettendo un’immagine del dipinto della Gioconda a un satellite situato a 386.000 chilometri dalla Terra. Il famoso dipinto di Leonardo da Vinci è stato diviso in una matrice di 152 pixel per 200 pixel e ogni pixel è stato convertito in una sfumatura di grigio rappresentata da un numero compreso tra 0 e 4.095. Ciascuno dei pixel è stato trasmesso da un impulso laser sparato ad uno dei 4.096 intervalli di tempo possibili.
“Nel prossimo futuro, questo tipo di semplice comunicazione laser può fungere da backup della comunicazione radio utilizzata dai satelliti“, ha affermato David Smith, del Massachusetts Institute of Technology. “In un futuro più lontano, potrebbe consentire la comunicazione a velocità di dati più elevate rispetto a quelle che possono fornire le attuali chiamate radio“.
La comunicazione basata sul raggio laser sarà messa alla prova nell’anno 2022, quando la NASA lancerà la sua missione Psiche, che viaggerà per studiare un asteroide metallico in orbita attorno al Sole tra Marte e Giove. L’orbita trasporterà un terminale di test di comunicazione laser a bordo progettato per trasmettere dati e immagini a un osservatorio nel sud della California.
