Kad astronauti misije Artemis II sa svojom letjelicom Orion naredne noći prolete pored i iza Mjeseca, njihov će pothvat vjerojatno uživo gledati deseci milijuna ljudi. Prijenos uživo bit će dostupan na YouTubeu, Netflixu i još nekoliko streaming platformi, a video bi trebao biti vrhunske kvalitete – zahvaljujući jednom naprednom sustavu koji se prvi put koristi u svemiru.

U sklopu misije Artemis II NASA, naime, testira jedan od svojih najnaprednijih sustava za svemirsku komunikaciju – Orion Artemis II Optical Communications System (skraćeno O2O), koji koristi lasersku tehnologiju za prijenos podataka, umjesto tradicionalnih mikrovalova. Ovaj ambiciozni projekt rezultat je dvadesetogodišnjeg razvoja i suradnje NASA-e s laboratorijem Lincoln Sveučilišta MIT, s primarnim ciljem uspostavljanja veza visoke propusnosti za potrebe istraživanja dubokog svemira.

Dvosmjerni lag – sekundu

Sustav O2O koristi infracrveno svjetlo za kodiranje podataka, što omogućava prijenos značajno većih količina informacija u usporedbi s konvencionalnim radiovezama. Osim većeg kapaciteta, laserski su uređaji često manji i lakši, što je od presudne važnosti za svemirske letjelice. Terminal instaliran na Orionu veličine je tostera, a očekuje se da će postizati brzine slanja podataka od 260 megabita u sekundi prema Zemlji, uz brzinu od 20 megabita u sekundi kad je riječ o slanju podataka prema letjelici.

Temelji za O2O postavljeni su tijekom proteklog desetljeća kroz niz uspješnih demonstracija. Još 2013. godine, sustav Lunar Laser Communication Demonstration ostvario je rekordne brzine prijenosa s Mjeseca na Zemlju, dok su noviji eksperimenti, poput onoga na letjelici Psyche, pomaknuli granice laserskih veza na još veće udaljenosti. Trenutačno na Međunarodnoj svemirskoj postaji operira optički terminal gotovo identičan onome na Orionu, što potvrđuje pouzdanost ove tehnologije u stvarnim svemirskim uvjetima.

Tako poboljšane komunikacijske mogućnosti omogućit će znanstvenicima na Zemlji redovito primanje kritičnih podataka izravno s letjelice, za što bi inače morali čekati da se ona vrati i da iz nje preuzmu snimače. U budućnosti, ovakva kontinuirana dvosmjerna povezanost mogla bi omogućiti daljinsko upravljanje roverima i nadzor ključne lunarne infrastrukture. Iz NASA-e kažu da je "lag" kod dvosmjerne video komunikacije tek oko jedne sekunde – što je zamjetno, ali sasvim premostivo u normalnim uvjetima korištenja.

Izazov ciljanja laserom

Najveći tehnički izazov kod ove misije predstavlja precizno usmjeravanje laserske zrake prema Zemlji. Laserska zraka, koja na izvoru ima promjer od nekoliko milimetara, do dolaska na Zemlju – udaljenu 384.400 kilometara – raširi se na promjer od otprilike šest kilometara. Iako se to čini velikim, pogoditi takvu metu s Mjesečeve udaljenosti zahtijeva točnost u tisućinku stupnja, što je iznimno zahtjevan navigacijski pothvat.

Kako bi postigao potrebnu preciznost, O2O koristi teleskop promjera 10 centimetara montiran na gimbal s dvije osi. Sustav se oslanja na Orionovu zvjezdanu navigaciju kako bi odredio svoju orijentaciju, no on tek u svemiru može u potpunosti kalibrirati odstupanja uzrokovana temperaturnim promjenama i fizičkim preprekama na samoj letjelici, poput solarnih panela – tako da je ovo testiranje u stvarnim uvjetima od iznimne važnosti.

Osim navedenih znanstvenih prednosti, sustav O2O donosi i jedan značajan novitet za širu javnost. Zahvaljujući visokoj propusnosti veze, letjelica Orionu u stanju je slati kristalno čiste video zapise u 4K rezoluciji snimljene pomoću 28 kamera postavljenih na njoj. Osim videa, sustav će istodobno prenositi fotografije, znanstvene podatke i glasovnu komunikaciju, pružajući dosad neviđen pogled u tijek misije u stvarnom vremenu.

Potrebno je napomenuti da će, kako je najavljeno, doći do očekivanog kratkotrajnog prekida komunikacije od oko 45 minuta, jednom kada Orion zađe iza Mjeseca. Međutim, za buduće misije Artemis planira se korištenje relejnih satelita kako bi se premostio i taj jaz – što će svjetskoj javnosti dati vrhunski vizualni doživljaj misije istraživanja Mjeseca.