Come i laser cambieranno il futuro delle comunicazioni

La Nasa sta testando un nuovo sistema che sfrutta il laser e la comunicazione ottica per inviare dati dallo spazio in modo più veloce ed efficace
Come i laser cambieranno il futuro delle comunicazioni
SmartWorld team
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Un dispositivo laser in grado di inviare e ricevere dati nello spazio - che si tratti di informazioni, video o foto - in un modo nuovo in grado di accelerare le comunicazioni e potenzialmente di rivoluzionare il futuro delle comunicazioni in generale.

L'idea principe è della Nasa, l'agenzia governativa civile responsabile del programma spaziale e della ricerca aerospaziale degli Stati Uniti, che dopo due anni di ritardi è pronta finalmente a testare il Laser Communications Relay Demonstration (LCRD), un sistema che usa la comunicazione ottica per inviare dati al posto delle onde radio.

Laser, il progetto della Nasa

La Nasa ci ha lavorato per 10 anni nei laboratori del Goddard Space Flight Center della Nasa, e ha prodotto un nuovo trasmettitore grande quanto un "materasso a due piazze" in grado di inviare dati cento volte più velocemente rispetto ai mezzi tradizionali. Il lancio della missione, previsto dalla Cape Canaveral Space Force Station in Florida, è stato ritardato per numerosi problemi riguardanti l'obiettivo iniziale della missione del 2019, ma i ricercatori hanno confermato in un briefing dello scorso novembre che i tempi della missione consentono di sfruttare il programma di allunaggio Artemis, che prevede di mettere "i piedi" sulla luna nel 2025.

"Attualmente, la maggior parte delle missioni della Nasa utilizza comunicazioni in radiofrequenza per inviare dati da e verso veicoli spaziali - ha spiegato l'agenzia spaziale americana - Le onde radio sono state utilizzate nelle comunicazioni spaziali sin dall'inizio dell'esplorazione spaziale e hanno una comprovata esperienza di successo. Tuttavia, poiché le missioni spaziali generano e raccolgono più dati, la necessità di capacità di comunicazione avanzate diventa fondamentale. La comunicazione ottica è uno di questi miglioramenti e fornirà vantaggi significativi per le missioni, incluso un aumento della larghezza di banda da 10 a 100 volte superiore rispetto ai sistemi a radiofrequenza. Inoltre, le comunicazioni ottiche hanno requisiti di dimensioni, peso e alimentazione ridotti. Una dimensione più piccola significa più spazio per gli strumenti scientifici. Meno peso significa un lancio meno costoso. Meno energia significa meno consumo delle batterie della navicella. Con le comunicazioni ottiche che integrano la radio, le missioni avranno capacità di comunicazione senza precedenti".

La Nasa ha ospitato il laser a bordo della navicella spaziale STPSat-6 del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti. Si tratta del primo sistema di comunicazione ottica per voli spaziali umani, e il laser è in grado di inviare dati a una velocità di 1,2 gigabit al secondo sui segnali ottici: il doppio della velocità rispetto ai test relativi alle comunicazioni laser lunari del 2013. Una volta in orbita, gli ingegneri del centro operativo della missione LCRD a Las Cruces, in New Mexico, iniziano il processo di attivazione per iniziare a trasmettere dati tramite laser a infrarossi. I primi test comportano l'invio di dati sullo stato dei veicoli spaziali, monitoraggio, telemetria e dati di comando e campionamento dei dati per assicurarsi che il laser LCRD funzioni correttamente.

Che cos'è il laser LCRD

l laser LCRD sfrutta la potenza delle comunicazioni laser, che utilizzano la luce infrarossa invece che le onde radio, per codificare e trasmettere informazioni da e verso la Terra. La luce infrarossa utilizzata per le comunicazioni laser è diversa dalle onde radio perché ha una frequenza molto più elevata, e consente agli ingegneri di inserire più dati in ogni trasmissione accelerando appunto le comunicazioni, che è poi l'obiettivo finale. I veicoli e i mezzi spaziali possono dunque inviare immagini - foto o video - ad alta risoluzione tramite collegamenti di questo tipo, e le informazioni possono arrivare in modo più veloce da e vero lo spazio e da e verso la Terra.

Come funzionano le comunicazioni con il laser LCDR

Ogni volta che il laser LCRD riceve le informazioni e le codifica, invia le informazioni alle stazioni sulla Terra dotate di apposita strumentazione - telescopi per la luce e modem per convertirla in dati digitali - e le informazioni vengono registrate. A differenza delle comunicazioni in radiofrequenza, i segnali ottici non possono penetrare nella copertura nuvolosa, quindi la Nasa deve costruire un sistema sufficientemente flessibile da evitare interruzioni dovute alle condizioni meteorologiche.

Il laser LCRD trasmette per ora i dati ricevuti dalle missioni a due stazioni di terra situate a Table Mountain, California, e Haleakalā, Hawaii: entrambe località scelte per la copertura nuvolosa minima. Verranno intanto testati diversi altri scenari meteo per raccogliere preziose informazioni sulla flessibilità delle comunicazioni ottiche.

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