Artemis II, la missione spaziale in alta definizione che utilizzerà comunicazioni laser

C’è un motivo in più per seguire online il lancio di Artemis la notte del 2 aprile (Liftoff alle 00:24 italiane). Se alcuni decenni fa siamo stati abituati a vedere le prime immagini dallo spazio un po’ sfocate, e con il passare degli anni abbiamo fatto l’abitudine ai collegamenti perfetti dalla Stazione Spaziale Internazionale, ora, durante il suo viaggio di 10 giorni intorno alla Luna, la missione Artemis II si affiderà al Near Space Network (NSN) e al Deep Space Network (DSN) della Nasa per le comunicazioni principali con la Terra. Contemporaneamente, la navicella Orion utilizzerà il sistema di comunicazioni ottiche «O2O» per trasmettere dati dalla missione, dimostrando l’utilità operativa delle comunicazioni laser in un volo di prova lunare con equipaggio.

Avete capito bene, proprio come scrisse Isaac Asimov 80 anni fa, e come hanno spesso immaginato i film di fantascienza, siamo arrivati a modulare la luce (laser) per poter inviare una quantità enorme di dati al secondo, che si traducono nella possibilità di avere immagini in 4K dallo spazio, ma anche suoni e voci sempre intelleggibili. Ma soprattutto trasmettere e ricevere molteplici parametri di missione che aiutano a prevenire guasti, a gestire perfettamente il volo e a tenere sotto controllo ogni parte del complicato sistema di propulsione del razzo più grande mai costruito, appunto lo SLS di SpaceX.

Più dati valgono maggiore sicurezza, il web al posto delle reti radio

Le comunicazioni laser utilizzano la luce infrarossa invisibile per inviare e ricevere più dati in una singola trasmissione rispetto ai tradizionali sistemi di comunicazione radio. Le onde elettromagnetiche dello spettro dei raggi infrarossi possono trasferire più dati in un singolo collegamento, rendendoli più efficienti per il trasferimento dati. Ciò è dovuto sia alla frequenza più elevata, sia alla larghezza dei segnali, che può veicolare più informazioni di quante se ne potessero inviare con i tradizionali segnali radio. Più dati significano più scoperte e più sicurezza; inoltre, tali sistemi di comunicazione hanno dimensioni e peso ridotti.

Se tutto andrà come previsto, l’impiego del sistema O2O inizierà in modo sempre più operativo nelle missioni Artemis III e in quelle successive, andando progressivamente a sostituire le comunicazioni radio tradizionali. E pensare che, 57 anni fa, quando la radio installata nello zaino spaziale di Neil Armstrong inviava un segnale analogico a 2,1-2,3 GHz al Lem, questo lo ripeteva verso il modulo di Servizio in orbita lunare, e quest’ultimo verso le stazioni sulla Terra. Oggi, neppure più i telefonini usano un tale sistema, ma quella fase fu importantissima per arrivare a pensare alle attuali reti dei cellulari.

Come funzionano le comunicazioni laser di Orion

Il terminale O2O installato sulla navicella è composto da tre componenti: il modulo ottico, il modem e il controller. Il modulo ottico è un piccolo orientabile verso i terminali terrestri. Il modem converte i dati e i comandi della missione in raggi laser e viceversa per la comunicazione, infine il controller contiene un computer collegato con i sistemi elettronici di volo della Orion per controllare il puntamento del telescopio, mantenendo la navicella nella posizione corretta.

Sulla Terra, i telescopi delle stazioni di terra del centro Nasa di White Sands Complex, Las Cruces, Nuovo Messico, e del Table Mountain Facility in California, cattureranno i segnali di O2O. Tali stazioni sono state scelte per la loro posizione elevata e l’ambiente arido che le circonda, al fine di garantire un collegamento stabile. Il clima sereno e la scarsa copertura nuvolosa in entrambe le località contribuiscono a mantenere la qualità dei collegamenti laser, poiché uno dei limiti delle comunicazioni laser è proprio l’attenuazione da parte di nuvole e precipitazioni.

Infine, a seguire le trasmissioni O2O della Orion sarà anche l’Australian National University, mediante l’osservatorio del Monte Stromlo (Canberra), dal quale sarà possibile inviare comunicazioni quando, a causa della rotazione terrestre, la missione Artemis II sarà in ombra rispetto agli Stati Uniti. Ma poi niente più navi ripetitrici di segnali, niente più catene di collegamento: il primo ricevitore O2O che capta le comunicazioni potrà instradarle via internet verso il resto del mondo. Tutto questo ha con le vecchie comunicazioni soltanto una cosa in comune: quegli 1,3 secondi che la velocità della luce impiega a completare il tragitto tra Luna e Terra.