Med laser skal Europas nye EDRS-satellitt kunne fungere som reléstasjon mellom lavgående satelitter og bakkestasjoner. (Bilde: ESA)
Det nye modemet tar i bruk integrert fotonikk og vil bli testet som en del av NASAs Laser Communications Relay Demonstration-oppdrag. (Bilde: NASA)

Fotonikk

Optisk kommunikasjon inntar verdensrommet

Laser løser store utfordringer for NASA og ESA.

Den amerikanske romfartsorganisasjonen NASA har nesten utelukkende brukt radiofrekvensbasert kommunikasjon helt siden oppstarten i 1958, men større behov for raskere dataoverføring har fått organisasjonen til å utforske nye områder. NASA er derfor i ferd med å utvikle et integrert fotonikkmodem som kalles for ILLUMA (Integrated LCRD (Laser Communications Relay Demonstration) LEO (Low-Earth Orbit) User Modem and Amplifier).

Interplanetarisk kommunikasjon

Planen er å starte testing av modemet ombord i ISS (International Space Station) i 2020. Innen da skal modemet, som i dagens utgave er på størrelse med to små mikrobølgeovner, bli integrert i en brikke som skal få plass i en mobiltelefon-stor enhet. Den skal inneholde lasere, svitsjer og andre optiske komponenter.

Modemet skal ifølge NASA bruke lasere til både å kode og overføre data, med rater som er mellom ti og hundre ganger høyere enn dagens kommunikasjonsutstyr. Samtidig skal den være lettere og mindre energikrevende.

Dette åpner for helt nye muligheter for organisasjon, inkludert å sende video og høyoppløste måledata fra romfartøyer som befinner seg over andre planeter i solsystemet. Det kan gi forskere mulighet til å studere forholdene på planetene i langt mer detalj.

– Det vi ønsker å tilby raskere datautveksling til det vitenskapelige fellesskapet. Modemer er nødt til å være billige. De er nødt til å være små. Vi må også holde vekten deres nede, sier Mike Krainak i en pressemelding. Han leder utviklingsprosjektet ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

Mange bruksområder

Mike Krainak i NASA med laser-basert modem og mikrobrikke.
NASAs Mike Krainak og hans team skal erstatte store deler av denne fiberoptiske mottakeren med en integrert fotonikkrets på størrelse med den brikken han holder. Bilde: NASA/GSFC/Bill Hrybyk
Målet er å utvikle og demonstrere teknologien og å gjøre den tilgjengelig for industrien og offentlige etater. NASA mener at dette vil skape skalafordeler som ytterligere vil redusere prisene.

Det er nemlig ikke bare i verdensrommet at et slike lasermodem vil kunne brukes.

– Selv om integrert fotonikk gir løfter om å revolusjonere rombasert vitenskap og kommunikasjon mellom planeter, er innvirkningen på jordbaserte bruksområder like stor, sier Krainak.

Telekommunikasjon, blant annet inne i datasentre, er et slikt mulig bruksområde. Men NASA nevner også medisinsk bildebehandling, avansert produksjon og militærteknologi som områder hvor et slikt modem kan komme til stor nytte.

«SpaceDataHighway»

Det er ikke bare NASA som ønsker å bruke laser i forbindelse med kommunikasjon i verdensrommet. Fredag i forrige uke ble den første satellitten i European Data Relay System (EDRS) sendt opp i bane rundt Jorden fra Baikonur i Kazakhstan. Satellitten kalles for EDRS-A.

EDRS er et samarbeid mellom den europeiske romfartsorganisasjonen ESA, det tyske luft- og romfartssenteret DLR og Airbus Defence and Space.

EDRS, som har fått kallenavnet SpaceDataHighway, er Europas første optiske kommunikasjonsnettverk i rommet. Det skal kunne overføre data mellom Jorden og andre satellitter med en hastighet på opptil 1,8 gigabit per sekund.

Dekning

Et problem med satellitter som går i lav bane og som ikke er geostasjonære, er at de må være innenfor synsfeltet til bakkestasjonen for å kunne kommunisere. Dette er spesielt uheldig dersom dataene som skal overføres er tidskritiske.

Med EDRS vil de lavtgående satellittene i stedet utveksle dataene i sanntid med en EDRS-satellitt, som er geostasjonær og går i bane omtrent 36 000 kilometer over jordoverflaten. EDRS-A har nå posisjon ved 9° Ø over Europa.

EDRS-satellittene vil kommunisere med både bakkestasjoner og andre satellitter ved hjelp av laser. Også nevnte ISS skal kobles til på denne måten. Det skal skje i 2018, skriver ESA i en pressemelding.

Det planlegges ytterligere to EDRS-satellitter. Den neste skal sende opp i 2017 og skal også plasseres over Europa. Den siste skal i 2020 plassers over Asia-Stillehavsregionen.

Til toppen