Die Menschheit bereitet sich auf eine aufregende Rückkehr zum Mond vor, und dieses Mal ist der Plan, dort zu bleiben und es als Startplatz für weitere Weltraumforschung zu nutzen. Um dieses ehrgeizige Ziel jedoch zu verwirklichen, müssen wir unsere Kommunikationssysteme revolutionieren.
Derzeit stützt sich die Weltraumforschung stark auf die Kommunikation über Radiowellen. Obwohl diese Methode wirksam ist, hat sie ihre Grenzen. Radiowellen können nur eine begrenzte Menge an Daten mit relativ hoher Geschwindigkeit übertragen. Die Anforderungen des Artemis-Mondforschungsprogramms und zukünftiger Missionen übersteigen bei weitem das, was Radiowellen bewältigen können.
Um diese Herausforderung anzugehen, erforscht die NASA das Potenzial optischer Kommunikation, die Laser zur Datenübertragung nutzt. Zahlreiche Projekte und Programme sind sowohl auf der Erde als auch im Weltraum im Gange, um die Kraft von Lasern für interstellare Kommunikation zu nutzen.
Einer der Hauptvorteile von Laserkommunikationssystemen gegenüber Radiowellen ist ihre Fähigkeit, wesentlich größere Datenmengen zu übertragen. Je nach verwendetem System können optische Kommunikationen zehn- bis hundertmal mehr Daten als Radiowellen übermitteln.
In einer beispiellosen Leistung gab die NASA kürzlich die erfolgreiche Übertragung eines 4K-Videos von einem Luftfahrzeug zur Internationalen Raumstation (ISS) mithilfe eines optischen Kommunikationssystems bekannt. Obwohl der Inhalt des Videos geheim bleibt, markiert dieser Meilenstein einen entscheidenden Schritt zur Ausstattung des Artemis-Programms mit den erforderlichen Werkzeugen für den Erfolg.
Der Test war eine gemeinsame Anstrengung von Wissenschaftlern des Glenn Research Center der NASA in Cleveland und des Air Force Research Laboratory (AFRL). Das Hauptziel bestand darin, neue Technologien zu entwickeln, die eine Live-Videoübertragung von Astronauten während der Artemis-Missionen ermöglichen. Der Weg des Videos vom Flugzeug zur ISS war jedoch nicht so einfach, wie man annehmen könnte.Das Flugzeug, das für den Test verwendet wurde, war eine Pilatus PC-12, eine renommierte einmotorige Maschine, die für ihre Fähigkeiten bekannt ist. Ausgestattet mit einem tragbaren Laserterminal flog die Pilatus über den Eriesee in der nordamerikanischen Großen Seen Region. Von dort aus richtete sie einen Laserstrahl mit dem Video auf eine optische Bodenstation in Cleveland. Die Übertragung setzte sich dann zum White Sands Test Facility der NASA in Las Cruces, New Mexico fort, bevor sie schließlich ins All gebeamt wurde.
Es ist erwähnenswert, dass der Laserstrahl nicht direkt auf die ISS gerichtet war. Stattdessen wurde er auf den Laser Communications Relay Demonstration (LCRD) Satelliten gerichtet. Dieser Satellit, der 2021 gestartet wurde, befindet sich derzeit etwa 22.000 Meilen (35.400 km) von der Erdoberfläche entfernt, deutlich weiter entfernt als die Umlaufbahn der ISS, die von 230 bis 285 Meilen (370 bis 460 km) reicht.
Diese bahnbrechende Leistung in der optischen Kommunikation bringt uns einen Schritt näher zur Errichtung einer robusten Kommunikationsinfrastruktur für zukünftige Mondmissionen. Mit der Fähigkeit, große Datenmengen zu übertragen, haben Laserkommunikationen ein immenses Potenzial, die Raumfahrt zu revolutionieren und eine beispiellose Konnektivität innerhalb unseres Sonnensystems zu ermöglichen.
[Foto: NASA Dave Ryan]
NASA testet erfolgreich Laserkommunikationssystem auf der Internationalen Raumstation (ISS)
In einem bahnbrechenden Experiment hat die NASA erfolgreich ein Laserkommunikationssystem auf der Internationalen Raumstation (ISS) getestet. Das Experiment beinhaltete die Verwendung eines Laserstrahls zur Übermittlung und Empfang von Video, was einen bedeutenden Fortschritt in der Raumfahrtkommunikationstechnologie darstellt.
Das Signal wurde von der Erde zur ISS übertragen, wo es vom Integrated LCRD LEO User Modem and Amplifier Terminal (ILLUMA-T) empfangen wurde. Diese hochmoderne Technologie, die als Teil des Japanese Experiment Module-Exposed Facility (JEM-EF) an der ISS angebracht war, spielte eine entscheidende Rolle für den Erfolg des Experiments.Um die Effektivität des Kommunikationssystems zu verbessern, hat NASA auch ein neues Kommunikationsprotokoll namens High-Rate Delay Tolerant Networking (HDTN) eingesetzt. Dieses Protokoll dringt nicht nur effektiver durch Wolkenabdeckungen, sondern bietet auch viermal schnellere Geschwindigkeiten im Vergleich zu aktuellen Protokollen.
Obwohl der ILLUMA-T nicht mehr auf der ISS installiert ist, bleibt NASA dem Fortschritt dieses Projekts verpflichtet. Die Raumfahrtbehörde plant, weiterhin 4K-Videos von dem Flugzeug PC-12 in den Himmel zu streamen und damit ihre Hingabe zur Erweiterung der Grenzen der Raumkommunikationstechnologie zu demonstrieren.
Das Hauptziel dieses Projekts ist es, die erforderliche Technologie zur Unterstützung des Artemis-Programms bereitzustellen. Dies beinhaltet die Ausstattung von Astronauten mit der Fähigkeit, große Mengen an Forschungsdaten zu übertragen und hochauflösende Videokonferenzen mit Personen auf der Erde zu führen.
Derzeit ist die zweite Mission des Artemis-Programms, bei der Menschen den Mond umkreisen werden, für das Jahr 2025 geplant. Danach ist Mission III geplant, bei der Astronauten ein Jahr später auf der Mondoberfläche landen werden.
Dieses erfolgreiche Experiment markiert einen bedeutenden Meilenstein in der Raumkommunikationstechnologie. Die Hingabe von NASA an die Weiterentwicklung von Kommunikationssystemen wird zweifellos zum Erfolg zukünftiger Missionen beitragen und den Weg für weitere Erkundungen jenseits der Erdatmosphäre ebnen.
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