Artemis II görevi sırasında dört astronot, uzay aracının içinden ve Ay'ın dış görünümünden düşük çözünürlüklü videolar gönderdi. Bu görüntüler heyecan verici olsa da, HD televizyonların yaygınlaştığı bir dünyada biraz sönük kaldı. Bunun temel nedeni, Orion'ın Dünya ile çoğunlukla radyo dalgalarıyla iletişim kurmasıydı. Bu yöntem, Apollo görevlerinin yarım yüzyıl önce kullandığına benziyordu.
Ancak, Apollo'dan farklı olarak, Orion'daki astronotlar Ay'ın uzak yüzünün çarpıcı fotoğrafları ve oradan gözlemlenen Güneş tutulması da dahil olmak üzere çok daha yüksek çözünürlüklü verileri periyodik olarak gönderdi. İşte bu, NASA lazer iletişim teknolojisi sayesinde mümkün oldu. Üstelik bu sadece NASA'nın geliştirdiği bir sistem değildi; ticari bir bileşen de içeriyordu. Bu gelişme, uzaydan Dünya'ya her zamankinden çok daha fazla veri akışının önünü açıyor.
NASA Lazer İletişim Artemis Görevlerine HD Yayın Getiriyor
Apollo, radyo frekanslarını kullanarak saniyede yaklaşık 50 KB veri gönderiyordu. Orion ise çoğu zaman S-bandını kullanarak saniyede 3 ila 5 MB gibi biraz daha yüksek bir hızla iletişim kurdu. Ancak uzay aracı optik iletişim terminalini açıp yer istasyonlarına bağlandığında, veri hızı tam 260 Mbps'e fırladı. Bu hızlarda, mürettebat saniyeler içinde tam bir yüksek çözünürlüklü filmi Dünya'ya aktarabilirdi.
Peki neden olmadı? İki temel nedeni vardı. Birincisi, optik iletişim sistemi deneyseldi. İkincisi ise NASA'nın bu lazer sinyallerini alıp işleyebilecek sadece üç yer istasyonu vardı: ikisi ABD'de, biri Avustralya'da. NASA, daha önce Ay'dan LADE misyonuyla ve ardından Uluslararası Uzay İstasyonu'ndan ve Psyche uzay aracından derin uzaydan lazer iletişim denemeleri yapmıştı. Ancak bunlar daha çok ön çalışmalardı.
Orion'a optik iletişim sistemi eklemek, teknoloji için önemli bir son test oldu. Bu sistem, gelecekteki Artemis görevleri için temel bir taş haline geliyor. Başarılı kullanımı, Artemis IV'ün Ay yüzeyine inişini ve sonraki görevleri canlı olarak yüksek çözünürlükte, hatta muhtemelen 4K kalitesinde yayınlamanın önünü açıyor.
Lazer İletişimin Önündeki En Büyük Engel Bulutlar
Optik lazer iletişiminin önemli bir dezavantajı var. Lazerdeki 1550 nm dalga boyundaki fotonlar, bulutlar tarafından kolayca dağılıyor. Sabit bir sinyal almak için tek bir yer istasyonunun gökyüzünün açık olması gerekiyor. Bu yüzden, SpaceX'in Starlink uyduları uzaydan uzaya lazer bağlantıları kullanırken, uzaydan yere lazer bağlantıları bugüne kadar deneysel kaldı.
Ancak uzayda üretilen ve depolanan veri miktarı katlanarak arttıkça, lazer iletişimi açıkça geleceğin teknolojisi. Bant genişliği yaklaşık 100 kat daha fazla olmasının yanı sıra, gerekli vericiler de daha küçük ve daha az güç tüketiyor. Örneğin, Orion'daki S-bandı vericisi 5 ila 20 watt güç gerektirirken, lazer iletişim vericisi sadece bir watt kullandı.
Bulut Sorununa Çözüm: Ucuz Yer İstasyonları
Gelecekteki Artemis görevlerinde kesintisiz lazer iletişimi için, bulutlu bölgelere karşı korunmak amacıyla dünya çapında yaklaşık 40 yer istasyonuna ihtiyaç duyulacağı tahmin ediliyor. Neyse ki, Artemis II'de bu sorunu çözmeye yardımcı olabilecek bir 'deney içinde deney' yapıldı.
NASA'nın Artemis II'deki birincil optik iletişim yer istasyonları, New Mexico'daki White Sands Kompleksi ve Kaliforniya'daki Table Mountain Tesisleri'ndeki teleskoplardı. Ancak uzay ajansı, uzaydan gelen lazerleri alabilecek daha düşük maliyetli bir optik terminalin sahaya konuşlandırılmasının mümkün olup olmadığını da test etmeye karar verdi. Ohio ve Maryland'deki NASA saha merkezlerinden mühendisler, Observable Space'ten hazır bir 70 cm teleskop ve Quantum Opus'tan lazerleri işleyecek bir arka uç sistemi satın aldı. Aylar içinde, teleskop ve dedektör Avustralya'nın güneydoğusundaki Canberra yakınlarındaki Mount Stromlo'ya yerleştirildi.
Artemis II sırasında, bu hazır optik terminal, sistem tarafından tasarlanan maksimum 260 MBps hızına ulaştı ve NASA'nın görev sırasında aldığı verilerin çoğunu indirdi. Observable Space'in kurucu ortağı ve CEO'su Dan Roelker, "Uzay ve yer tabanlı optiklerde ABD liderliğini ilerletmek misyonumuzun temelidir ve anahtar teslimi lazer iletişim yer istasyonları bu geleceğin kritik bir bileşenidir" dedi.
Ay'dan, Mars'tan veya ötesinden lazer sinyallerini alıp işleme teknolojisi hiç de basit değil. Örneğin "Opus One" algılama sistemi, süperiletken nanotel tek foton dedektörleri kullanıyor. Bu ileri teknoloji, çok düşük ışık seviyelerinde bile hassas ölçümler yapılmasını sağlıyor. Bu nedenle, bu sistemlerin inşa ve dağıtım maliyetini düşürmek, uzaydan yere lazer iletişiminin yaygınlaşması için hayati önem taşıyor. Ticari firmaların bu alana girmesi ve hazır çözümler sunması, maliyetleri düşürerek bu teknolojinin daha geniş çapta benimsenmesini sağlıyor.
Quantum Opus'un kurucu ortağı fizikçi Josh Cassada, bu teknolojinin sadece uzaydan devasa miktarda veri indirmek için değil, kuantum hesaplama gibi geleceğin uygulamaları için de önemli olduğunu belirtti. Cassada, "Tek foton seviyesinde fotonları tespit etmek istiyorsanız ve kriyojenik hakkında hiçbir şey bilmiyorsanız sorun değil. Sadece bu düğmeye basarsınız ve üç saat içinde foton saymaya başlarsınız" diyerek teknolojinin kullanım kolaylığını ve potansiyelini vurguladı. Bu tür düşük maliyetli ve kullanımı kolay sistemler, gelecekteki uzay keşifleri ve bilimsel araştırmalar için kritik bir adım.