Der NASA ist mittels experimenteller Laserkommunikation eine außergewöhnliche Leistung gelungen. Ausgangspunkt war die Sonde „Psyche“ die momentan im Weltall auf dem Weg zu einem metallhaltigen Asteroiden ist, dessen Namen sie trägt. Sie startete am 13. Oktober 2023 auf den Weg zum Jupiter, in dessen Orbit sich dieser Asteroid bewegt. Den wird sie dann im August des Jahres 2029 erreicht haben. Bis dann hat sie eine Entfernung von rund 3,5 Milliarden Kilometern zurückgelegt.
Im Mai 2026 schaut sie außerdem auf ihrem Weg beim Mars vorbei. Die Sonde selbst ist mit einem solar-elektrischen Hallantrieb ausgerüstet und besitzt zur Untersuchung ihres Zielasteroiden verschiedene Messinstrumente, wie eine Multispektralkamera und ein Gamma-Neutronenspektrometer. Diese Technik kommt bereits beim Mars-Rover „Curiosity“ zum Einsatz.
Sonde "Psyche" überzeugt mit Kommunikationssystem
Zusätzlich, und das ist ebenfalls Teil der Reise, ist ein experimentelles Kommunikationsmodul an Bord, das sich "Deep Space Optical Communications" (DSOC) nennt, und eine neue wesentlich effizienter Möglichkeit bieten soll, mit den Sonden, oder auch mit dem Mars-Rover zu kommunizieren. Die bisherige Radiokommunikation mittels Funkwellen wird hier um den Faktor 10 bis 100 an Datendichte überboten. Außerdem ist diese Technologie wesentlich energieeffizienter und schont so die bordeigenen Energieressourcen.
NASA gelingt Pionierleistung dank Laserstrahl
Um das zu realisieren, wird ein Laser, der im nahen infraroten Spektrum arbeitet, zum Hale-Teleskop nach Kalifornien geschickt. Der erste Versuch war bereits ein voller Erfolg und ist gleichzeitig eine Pionierleistung für die anwendbare Präzision der optischen Ausrichtung des Lasers. Der brauchte zur Erde aus einer Entfernung von rund 16 Millionen Kilometern weniger als eine Minute. Das entspricht dem rund 40-fachen der Entfernung zwischen der Erde zum Mond. Um sich das Ganze besser verdeutlichen zu können stelle man sich vor, dass ein solcher Laserstrahl die Erde komplett verfehlen würde, wenn die Ausrichtung um mehr als 0,021 Grad vom Ziel abweicht.
Das Radioteleskop ist nochmal ungleich kleiner und die Sonde ist zusätzlich in Bewegung. Daher ist die Präzision enorm hoch. Bei der NASA verglich man das mit der Bemühung, eine sich bewegende Vierteldollar-Münze mit einem Laserpointer zu verfolgen. Das Experiment war ein voller Erfolg, das die DSOC-Projektleiterin Meera Srinivasan so beschreibt: „Es war eine große Herausforderung, und wir haben noch viel zu tun, aber für kurze Zeit konnten wir Daten senden, empfangen und dekodieren“.
Große Pläne für die Zukunft
Um die Erde zu kontaktieren, hat die Sonde allerdings etwas Unterstützung erhalten. Von der Bodenstation aus wurde zunächst ein Laserstrahl Richtung Sonde geschickt, um ihr zu helfen, das Ziel auf der Erde zu treffen. Erst danach konnte die Kommunikationsdaten übertragen werden. Sollte die Sonde dann Mitte 2029 beim Jupiter angelangt sein, würde das Kommunikationssignal per Laserstrahl rund 20 Minuten brauchen, um zur Erde zu gelangen. In dieser Zeit hat sich sowohl „Psyche“ als auch die Erde weiterbewegt und damit auch die Zielkoordinaten. All diese Faktoren müssen dann ebenfalls in die Berechnungen mit einfließen. Umso beeindruckender, falls das ebenfalls gelingt.