NASA Berhasil Bereksperimen Dengan Antena Optik, Membuka Babak Baru dalam Komunikasi Laser Luar Angkasa

Baru-baru ini, NASA mengumumkan bahwa antena hibrida di Deep Space Network (DSN) miliknya telah berhasil melacak dan memecahkan kode sinyal laser inframerah dekat dari pesawat ruang angkasa "Prosaic".
Antena eksperimental ini tidak hanya memiliki kemampuan menerima sinyal RF, tetapi juga berhasil merealisasikan penerimaan dan pemrosesan sinyal optik, yang memberikan kemungkinan baru bagi pengembangan teknologi komunikasi laser luar angkasa.
Dalam percobaan ini, antena berhasil mengunci sinyal RF dan laser inframerah dekat yang dipancarkan oleh pesawat ruang angkasa Psyker selama penerbangannya jauh di luar angkasa, menunjukkan potensi antena parabola raksasa DSN untuk beralih ke komunikasi optik/laser. Transisi ini tidak hanya akan meningkatkan eksplorasi ruang angkasa, namun juga akan memberikan dukungan yang lebih kuat untuk jaringan luar angkasa seiring dengan meningkatnya kebutuhan jaringan.
Antena hibrida, bernama Deep Space Station 13, terletak di Goldstone Deep Space Communications Center dekat Barstow, California. Sejak November 2023, mereka telah melacak laser downlink untuk demonstrasi teknologi Deep Space Optical Communications (DSOC) milik NASA. Pemancar laser terbang untuk demonstrasi teknologi ini disertakan dalam peluncuran pesawat ruang angkasa Psyker pada 13 Oktober 2023.
Program DSN, DSOC dan Psyche semuanya dikelola oleh Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA di California Selatan. “Segera setelah demonstrasi teknologi dimulai, antena hibrid kami berhasil dan andal mengunci downlink DSOC dan menangkap sinyal frekuensi radio Psyche. Ini merupakan tonggak sejarah bagi komunikasi radio dan frekuensi optik luar angkasa pertama kami yang tersinkronisasi.”
Pada akhir tahun 2023, antena hibrida mengunduh data dari pesawat ruang angkasa Pursek, yang berjarak 20 juta mil (32 juta kilometer) jauhnya, dengan kecepatan 15,63 megabit per detik, yaitu sekitar 40 kali lebih cepat daripada komunikasi frekuensi radio di angkasa. jarak yang sama. Pada tanggal 1 Januari 2024, antena telah berhasil mengunduh foto tim lain yang telah diunggah ke DSOC sebelum peluncuran Psyker.
Mekanisme khusus
Untuk memungkinkan deteksi foton laser, tujuh cermin tersegmentasi ultra-presisi dipasang di dalam antena hibrida. Cermin ini meniru bukaan pengumpul cahaya pada teleskop dengan bukaan 3.3-kaki (1-meter), dan saat foton laser mencapai antena, setiap cermin memantulkan foton dan mengarahkannya secara tepat ke titik tinggi. kamera eksposur. Sinyal laser yang dikumpulkan oleh kamera kemudian ditransmisikan melalui serat optik ke detektor foton tunggal kawat nano semikonduktor yang didinginkan secara kriogenik, yang dirancang dan dibangun oleh Laboratorium Perangkat Mikro di Jet Propulsion Laboratory (JPL).
Barzia Tehrani, Deputy Manager dan Delivery Manager JPL untuk Hybrid Antenna Communications Ground Systems, mengatakan, "Ini adalah sistem optik yang sangat kompatibel yang dibangun di atas struktur fleksibel 34-meter. Kami menggunakan sistem cermin, sensor presisi, dan kamera untuk secara aktif menyelaraskan dan mengarahkan sinar laser dari luar angkasa ke dalam serat optik yang mencapai detektor."
Ia juga mengungkapkan bahwa tim berharap antena tersebut ke depannya mampu mendeteksi sinyal laser yang berasal dari Mars pada titik terjauhnya dari Bumi (2,5 kali jarak Matahari ke Bumi). Psyker akan mencapai jarak ini pada bulan Juni, melakukan perjalanan ke sabuk asteroid utama antara Mars dan Jupiter untuk menyelidiki asteroid Psyker yang kaya logam.
Cermin tujuh segmen pada antena adalah bukti konsep yang memungkinkan penggunaan cermin segmen 64-yang jauh lebih besar dan lebih kuat di masa depan-setara dengan 26-kaki ({{ teleskop bukaan 6}}meter).
Solusi Infrastruktur
DSOC membuka jalan bagi komunikasi dengan kecepatan data lebih tinggi yang mampu mentransmisikan informasi ilmiah kompleks, video, dan citra definisi tinggi untuk mendukung lompatan besar umat manusia berikutnya: mengirim manusia ke Mars. Demonstrasi teknologi baru-baru ini telah berhasil mentransmisikan video ultra-definisi tinggi pertama dari luar angkasa dengan kecepatan bit tertinggi, menandai terobosan besar dalam komunikasi luar angkasa.
DSN (Deep Space Network) memiliki 14 situs di seluruh dunia, berlokasi di California, Madrid dan Canberra, Australia. Antena hibrida ini mampu menerima data dalam jumlah besar menggunakan komunikasi optik, dilengkapi dengan frekuensi radio untuk menerima data bandwidth yang lebih kecil, seperti data telemetri (termasuk informasi kesehatan dan posisi pesawat ruang angkasa).