Quando a missão tripulada Artemis II realizar seu sobrevoo lunar no final de 2024, será possível contemplar imagens da lua com uma qualidade sem precedentes, graças à utilização de tecnologia laser.
A espaçonave Orion será lançada no topo do foguete do Sistema de Lançamento Espacial em novembro de 2024, com o objetivo de transportar os astronautas da NASA Reid Wiseman, Victor Glover, Christina Koch e Jeremy Hansen, da Agência Espacial Canadense, em uma jornada de aproximadamente 10 dias para além da lua e de volta à Terra.
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Além do feito histórico da jornada até a lua, destaca-se o Sistema de Comunicação Óptica Orion Artemis II, conhecido como O2O, que marcará o primeiro voo lunar tripulado a demonstrar a tecnologia de comunicação a laser.
O sistema O2O apresentará a capacidade de transmitir para a Terra imagens e vídeos de alta resolução da superfície lunar, com uma taxa de downlink de até 260 megabits por segundo. Essa ampla largura de banda, em contraste com as imagens granuladas registradas durante as missões Apollo há cinco décadas, tem o potencial de viabilizar visualizações em tempo real da lua em alta definição.
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Ademais, o sistema a laser possibilitará o envio e recebimento de procedimentos, planos de voo, mensagens de voz e outras formas de comunicação entre a espaçonave Orion e o centro de controle da missão localizado na Terra.
“Ao incorporar inovadoras tecnologias de comunicação a laser nas missões Artemis, estamos concedendo aos nossos astronautas um acesso aprimorado aos dados”, afirmou Steve Horowitz, gerente de projeto do O2O, em um comunicado. “Quanto maiores as taxas de transferência de dados, mais informações nossos instrumentos podem enviar de volta à Terra e maior é o potencial científico das nossas explorações lunares.”
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Tradicionalmente, a NASA tem utilizado ondas de rádio como meio de comunicação com as espaçonaves e para o retorno de dados à Terra.
As antenas distribuídas globalmente são responsáveis por receber as comunicações provenientes de satélites, os quais transmitem informações por meio de frequências de rádio. Essas informações incluem dados científicos coletados durante diversas missões, bem como comandos enviados pelo controle da missão.
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Os feixes de laser, viajando imperceptivelmente, têm a capacidade de transmitir terabytes de dados em uma única transmissão. Os sistemas de comunicação a laser, além de mais leves, seguros e flexíveis, podem atuar como uma complementação às ondas de rádio utilizadas na maioria das missões conduzidas pela NASA.
Lasers no espaço
A trajetória teve início em dezembro de 2021, quando a NASA lançou com sucesso o Laser Communications Relay Demonstration (LCRD), representando o primeiro teste de comunicação a laser bidirecional em órbita a uma distância aproximada de 22.000 milhas (35.406 quilômetros) da Terra.
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Durante o período de dois anos deste experimento, serão revelados os impactos ocasionados pela atmosfera terrestre nos sinais de laser, enquanto a NASA, juntamente com outras agências e instituições, testam as capacidades dessa tecnologia promissora.
Posteriormente, ocorreu o lançamento do satélite TeraByte InfraRed Delivery, conhecido como TBIRD, em maio de 2022. Esse satélite, com dimensões comparáveis a uma caixa de tecido, proporciona downlinks de dados a uma taxa de 200 gigabits por segundo, estabelecendo-se como a mais elevada taxa óptica já alcançada pela NASA.
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“No passado, nossos instrumentos e espaçonaves foram projetados considerando a restrição quanto à quantidade de dados que poderíamos transmitir do espaço para a Terra”, declarou Beth Keer, gerente de projeto do TBIRD, em um comunicado. “Com a comunicação óptica, estamos transcendendo as limitações e ampliando substancialmente a quantidade de dados que podemos recuperar. É verdadeiramente uma capacidade que revoluciona o cenário.”
Neste ano, a NASA tem programado o lançamento do Terminal de Amplificador e Modem de Usuário de Órbita Terrestre LCRD Integrado, denominado ILLUMA-T, por meio de uma missão de reabastecimento conduzida pela SpaceX com destino à Estação Espacial Internacional.
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Esse terminal será responsável por introduzir capacidades avançadas de comunicação a laser na estação espacial, permitindo a coleta de dados provenientes de centenas de experimentos realizados no laboratório em órbita e sua posterior retransmissão para o LCRD, a uma taxa de 1,2 gigabits por segundo.
A taxa de transferência de dados é tão rápida que equivale ao download de um longa-metragem em menos de um minuto. Posteriormente, o LCRD é capaz de transmitir esses dados para estações terrestres localizadas no Havaí ou na Califórnia.
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“O ILLUMA-T e o LCRD trabalharão de forma colaborativa para se tornarem o primeiro sistema a laser a demonstrar a transmissão de dados entre órbitas baixas da Terra e órbitas geoestacionárias para fins de comunicação terrestre”, afirmou Chetan Sayal, gerente de projeto do ILLUMA-T no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, em um comunicado oficial.
A realização de testes de comunicação a laser em órbita baixa da Terra e entre a Lua e a Terra durante a missão Artemis II tem o potencial de impulsionar o desenvolvimento de uma tecnologia futura capaz de percorrer distâncias extremas no espaço, como parte dos preparativos para futuras missões tripuladas a Marte. Em um futuro próximo, os astronautas poderiam transmitir vídeos em ultra HD diretamente da superfície marciana.
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“Estamos entusiasmados com as promissoras perspectivas que as comunicações a laser oferecerão nos próximos anos”, declarou Badri Younes, vice-administrador associado e gerente de programa para comunicações espaciais e navegação na sede da NASA, em um comunicado oficial.
“Essas missões e demonstrações marcam o início da nova Década da Luz da NASA, na qual a agência colaborará com outras entidades governamentais e o setor comercial para promover um considerável avanço nas capacidades futuras de comunicação para a exploração espacial, bem como para viabilizar oportunidades econômicas vibrantes e robustas.”
