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    NASA überträgt Daten per Laser zum Mond

    NASA überträgt Daten per Laser zum Mond
    Der US-Raumfahrtbehörde NASA gelang am gestrigen Donnerstag erstmals die Datenübertragung per Laser zu einem Flugkörper im Mond-Orbit. NASA-Wissenschaftler übertrugen Leonardo da Vincis berühmtes Gemälde "Mona Lisa" erfolgreich an den "Lunar Reconnaissance Orbiter" (LRO).


    Das übertragene Bild vor und nach der Anwendung der Reed-Solomon-Codierung.
    Das Bild wurde von der "Next Generation Satellite Laser Ranging (NGSLR)"-Station des Goddard Space Flight Center im US-Bundesstaat Maryland zum LRO übertrugen. Dieser empfing die Daten mit Hilfe seines "Lunar Orbiter Laser Altimeter" (LOLA). Die Daten legten eine Strecke von 240.000 Meilen - rund 386.000 Kilometern - zurück. Die Daten wurden huckepack auf den regelmäßig zur Positionsbestimmung des Flugkörpers gesendeten Laser-Signalen übertragen. So erreichte die NASA gleichzeitige Laser-Kommunikation und -Positionsbestimmung.

    "Das ist das erste Mal, dass jemand eine Laser-Kommunikation über planetare Entfernungen erreicht hat," so der am Projekt beteiligte Wissenschaftler David Smith vom Massachusetts Institute of Technology (MIT), "In naher Zukunft könnte dieser Typ simpler Laser-Kommunikation als Backup für die Funk-Kommunikation, die Satelliten benutzen, dienen. In der weiter entfernten Zukunft könnte sie Kommunikation mit höherer Datenübertragungsrate, als sie aktuelle Funk-Verbindungen bieten können, erlauben."

    Die verwendete Version der Mona Lisa umfasste 152 mal 200 Pixel - eine noch vergleichsweise geringe Auflösung. Jedes Pixel wurde durch einen Laser-Puls übertragen. Das Bild wurde in schwarz-weiß übertragen. Jedes Pixel konnte so einen von 4096 verschiedenen Werten, die verschiedene Graustufen repräsentierten, annehmen. Diese wurden durch 4096 verschiedene Zeitfenster innerhalb des kurzen für Laser-Tracking vorgesehenen Zeitraums repräsentiert. Das Bild wurde mit einer gesamten Datenrate von rund 300 Bit pro Sekunde übertragen.

    Das LOLA-Instrument rekonstruierte das Bild anhand der Ankunftszeiten der einzelnen Laser-Pulse, was nach Angaben der NASA geschah, ohne die eigentliche Aufgabe des LRO - die Kartographierung des Mondes - zu unterbrechen oder einzuschränken. Das rekonstruierte Bild wurde anschließend zur Überprüfung über die normale Telemetrie-Verbindung des LRO wieder an die Erde übertragen. Durch Turbulenzen in der Erdatmosphäre kam es trotz klaren Himmels zu Übertragungsfehlern. Um diese zu korrigieren, verwendete die NASA die sogenannte Reed-Solomon-Codierung, die auch bei CDs und DVDs Verwendung findet. Durch das Experiment sammelte die NASA auch Daten über Signal-Fluktuationen durch Besonderheiten der Erdatmosphäre.

    Die NASA plant, zukünftig Laser-Kommunikation mit höheren Datenraten für ihre Missionen einzusetzen. Es ist nicht unwahrscheinlich, dass das Verfahren in nicht allzu ferner Zukunft auch für eine zivile Nutzung interessant werden könnte.
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    NASA testet Datenübertragung per Laser
    Die NASA wird im September erstmals die Datenübertragung mittels Laser testen. Der Mond-Orbiter LADEE soll hochauflösende Fotos, Videos und 3D-Aufnahmen mit bis zu 622 Mbit/s zur Erde übertragen.

    Am 6. September startet die NASA die Mission Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE). Die Kleinwagen-große Sonde soll sich 100 Tage im Mondorbit aufhalten und untersuchen, ob Staub von der Oberfläche in den Mondhimmel aufsteigt.

    Die Sonde wird aber auch andere Tests durchführen. Mit an Bord ist ein Laser-Kommunikationsmodul. Damit sollen Daten bis zu 6-mal schneller als mit Radiowellen übertragen werden können, die die NASA seit gut 50 Jahren nutzt. Ein weiterer Vorteil der neuen Technologie ist, dass das Laser-Kommunikationsmodul nur halb so viel wie sein Radiowellen-Gegenstück wiegt.

    [img=550]https://darklight.to/picshare/images/14127918_fe6.jpg[/img]
    Das Laser-Kommunikationsmodul der LADEE
    Die Datenübertragung mittels Lichtimpulsen soll Downloadgeschwindigkeiten von bis zu 622 Mbit/s und Upstreams mit bis zu 20 Mbit/s ermöglichen. Damit sollen künftig nicht nur hochauflösende Fotos, sondern auch Videos und 3D-Aufnahmen übertragen werden. Sollten die Tests erfolgreich sein, ist auch ein Einsatz für Raumschiffe möglich, die sich auf weitere Reisen als nur zum Mond begeben. Da sich der Laserstrahl besser bündeln lasse, ist es laut NASA effizienter als Radiowellen. Es lassen sich höhere Bandbreiten auf weitere Distanzen mit weniger Energieaufwand erzielen. Eine Nutzung der Laser-Kommunikation für die Marsmission im Jahr 2020 sei bereits im Gespräch.

    Abtasten
    Im Testbetrieb mit LADEE wird die Kommunikation über eine von drei Bodenstationen hergestellt, 2 befinden sich in den USA, eine in Spanien. Eine Bodenstation richtet einen Laser auf die ungefähre Position der Sonde. Der Strahl tastet den Himmel ab, bis die Sonde vom Laser beleuchtet wird. Die Sonde beginnt daraufhin ihren Laserstrahl zur Bodenstation zu senden. Wenn die Laser so eingerichtet und korrekt positioniert sind, beginnt die Datenübertragung.
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