Gli strumenti scientifici vicino alla Terra e le missioni nello spazio profondo richiedono sempre le velocità alte di comunicazione per trasmettere i propri dati raccolti sulla Terra o per supportare gli applicazioni ad alta frequenza (ad esempio, i streaming dei video ad alta definizione).
Comunicazioni ottiche (definiti anche come 'lasercomm') è una tecnologia emergente in cui i dati vengono modulati su raggi laser, che offre la promessa velocità di trasmissione dati molto più alta di quello che è realizzabile con le trasmessioni radio-frequenza (RF)
Come funziona Opals?
OPALS ha dimostrato con successo la comunicazione ottica per il trasferimento di video e file dal cosi detto punto payload messo sulla Stazione Spaziale Internazionale (SSI) al ricevitore che si trova sulla terra, Optical Communications Telescope del laboratorio del JPL in Wrightwood, California, e anche su un altra stazione terrestre.
Quando la SSI viaggia nello spazio, un faro di laser viene trasmesso dal telescopio terrestre al payload. Mentre si mantiene la serratura della beacon uplink utilizzando un sistema di controllo a circuito chiuso e un giunto cardanico a due assi, il sistema di volo OPALS indrizza il raggio laser modulato con un video formattato o altri tipi di file (ad esempio testo). Questo processo dura circa 150 secondi finche payload e il teliscopio terrestre mantengono la linea dritta tra di loro.
Architettura della missone di OPALS
Descrizione del sistema
1. Sistema di volo:
Il sistema di volo è composto dai tre elementi principali:
1. Il contenitore sigillato: contiene tutti gli strumenti necessari come le tavole avioniche, il laser, e scheda di potenza sotto la pressione a 1 atmosfera con l'aria.
È collegato al transceiver ottico-cardanico tramite i passaggi dei cavi.
2. Transceiver ottico-cardanico è una testa ottica che contiene una telecamera e il collimatore laser uplink per il downlink messo su un giunto cardanico a due assi.
3. Mechanismo d’atacco sgancciabbile volante ( Flight Releasable Attachment Mechanism (FRAM) ): sia il contenitore sigillato sia transceiver ottico-cardanico si trovano sul FRAM, che fornisce una interfaccia meccanica ed elettrica.
2. Sistema terrestre
Il sistema terrestre OPALS sarà il Optical Communications Telescope Laboratory (OCTL) presso le strutture JPL su Table Mountain a Wrightwood, CA.
Utilizza apertura di 1 metro del telescopio primario di OCTL per ricevere il segnale downlink e trasmettere il faro di riferimento. Il segnale ottico ricevuto viene acquisito e focalizzato su un fotorivelatore, che converte il segnale ottico in banda corrente elettrica. Dopo la digitalizzazione necessaria, la sincronizzazione, correzione degli errori e post-elaborazione, il file video viene visualizzato su un monitor.
Il telescopio OCTL si basa su previsioni orbitali costruiti da vettori di stato GPS di SSI che si usano per seguirla in quanto attraversa il suo percorso attraverso il cielo.
OPALS ha anche provato i laser ottici di comunicazione con altre stazioni di terra: stazione di terra ottica dell'ESA (OGS) a Tenerife e stazione di terra a Oberpfaffenhofen di DLR
3. Come e stato portato alla Stazione Staziale Internazionale?
OPALS è stato lanciato in una missione di rifornimento della SSI nel bagagliaio della capsula SpaceX Falcon 9 di Dragon il 18 aprile 2014.
Strumento OPALS all'interno del bagagliaio del Dragon di SpaceX, dopo la separazione seconda tappa del veicolo di lancio, il 18 Aprile, 2014
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