NASA razvija vesoljski širokopasovni internet z laserji

V vesolje pošiljamo nadvse napredne satelite, roverje in znanstvene instrumente, ki merijo najrazličnejše parametre, a en del vseh teh naprav ostaja enak. Komunikacija z Zemljo se izvaja prek radijskih valov, ki sicer potujejo precej daleč, a so omejeni z nizko prepustnostjo. Zato NASA razvija nov sistem komunikacij, ki se imenuje LLST (Lunar Lasercom Space Terminal), s katerim želijo v prihodnjem desetletju povečati pasovno širino komunikacije po vesolju za več velikostnih razredov.

Fizika je namreč neizprosna. Elektromagnetni signal v trirazsežnem svetu pada s kvadratom razdalje in temu se težko izognemo. Ena možnost so laserji, ki svetlobo pošiljajo usmerjeno, tako da ne leti v vse smeri, ampak le tja, kamor jo hočemo. Druga fizikalna omejitev pa je frekvenca elektromagnetnega valovanja, saj lahko z dolgimi valovi (na primer radijski valovi) prenesemo le malo informacij, s kratkimi (recimo vidna svetlobna) pa precej več. Na Zemlji nas sicer zvijajo še druge fizikalne lastnosti valovanj, kot so uklon, odboj in lom, tako da lahko dolge valove lovimo tudi za ovirami in se celo odbijajo od zgornjih plasti atmosfere nazaj proti površju, kratki valovi pa teh prednosti nimajo. (Zdaj veste, zakaj ne vidite za ovinek, radijske valove pa sprejemnik lovi tudi, če anteni nista v vidni črti.) Dodatni problemi pri vesoljski komunikaciji, recimo z roverji na Marsu, so termične motnje zaradi Sonca, tako da je komunikacija praktično nemogoča, ko sta Mars in Zemlja na nasprotnih straneh Sonca. Pri komunikaciji z Luno sicer teh težav ni toliko. V številkah: komunikacija z Marsom je v velikostnem razredu 0,1-10 kB/s. (tehnične podrobnosti  o komunikaciji z Marsom: http://www.astrosurf.com/luxorion/qsl-mars-communication3.htm)

Kaj pripravlja NASA? LLST sestavljajo trije deli: optični modul, ki je v bistvu 10-centimetrski teleskop, modemski modul za moduliranje in demoduliranje (odtod ime) komunikacije v elektromagnetno valovanje ("svetloba") z laserjem ter krmilna elektronika. LLST so naložili na LADEE (Lunar Atmosphere and dust Environment Explorer), ki so ga proti Mesecu izstrelili ta vikend in bo tja pripotoval čez kakšen mesec. Tam bo tri mesece krožil v orbiti in analiziral sestavo Lunine eksosfere (do nerazpoznavnosti stanjšane atmosfere), mimogrede pa bodo preizkusili še LLST. S tem sistemom bo mogoče dvosmerno komunicirati do razdalje 400.000 kilometrov, kar je približno desetkrat dlje kot doslej (enosmerna komunikacija praktično nima omejitev, saj še vedno dobivamo podatke z Voyagerjev, čeprav sta že na meji Osončja blizu heliopavze). LLST bo dosegal hitrost do 622 Mb/s proti Zemlji in 20 Mb/s nazaj, kar je že sedaj šestkrat več od najzmogljivejših radijskih komunikacijskih sistemov.

S tem se odpirajo možnosti za širokopasovni internet prek satelitov. Ti sicer že dandanes zmorejo več deset megabitov, a to je bistveno premalo, da bi imel posamezni uporabnik prek satelita hitrosti, primerljive z optiko na Zemlji. Obstaja pa težava, ki je nerešljiva zaradi same fizike. Zamik (lag, kar merite z ukazom ping) zaradi končne svetlobne hitrosti ostaja in ga ne more odpraviti nobena izboljšava. Za prenos znanstvenih podatkov iz vesolja to ni ovira, za žive konference z lunarnimi bazami ali samo ljudmi na drugi strani Zemlje je precej neprijetno, za igranje nekaterih iger prek interneta pa popolnoma neuporabno.

http://esc.gsfc.nasa.gov/267/271/334.html

http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?reload=true&arnumber=5226852