DSOC: Luce dallo spazio profondo

Tra i primi successi della missione Psyche si annovera il primo test di comunicazione dallo spazio profondo mediante onde luminose, "Deep Space Optical Communications" (DSOC). Il 14 Novembre 2023 infatti, l’osservatorio di Palomar della Caltech ha ricevuto il segnale inviato dal telescopio ricetrasmettitore del satellite da una distanza di circa 16 milioni di chilometri. Paragonando questo valore al primo esperimento di utilizzo di luce per la comunicazione spaziale, tenutosi tra il 2013 ed il 2014 sulla Luna, il “Lunar Laser Communications Demonstration”, si può apprezzare una distanza di circa 40 volte superiore.

Onde radio o onde luminose?

La possibilità di montare un sistema di tale portata su un satellite e garantirne il funzionamento è il frutto di una decade di ricerca in questo ambito, motivata dal rapido incremento del volume di dati costantemente in movimento durante le missioni spaziali.

Al momento, le onde radio sono maggiormente favorite per la loro affidabilità ed estensiva esperienza nell’ambito delle telecomunicazioni; tuttavia, le limitazioni fisiche di un sistema radio diventano particolarmente evidenti nell’ambito delle missioni spaziali, dove spazio e tempo diventano fattori cruciali e condizionanti.

Le stime circa l'impiego delle onde luminose riportano un incremento di più di 5 volte del volume di dati ed una velocità di trasmissione di almeno 10 volte superiori rispetto alle tecniche tradizionali, permettendo, ad esempio, una migliore risoluzione nativa nella trasmissione di immagini.

Requisiti e difficoltà del test

Come brevemente menzionato in precedenza, il test prevede il coinvolgimento di un ricetrasmettitore laser montato a bordo di Psyche, consistente in un telescopio dall’apertura di 22 cm, e di due complessi sulla Terra, uno a Palomar per il downlink (ricezione) e l’altro a 130 km dal primo, sul Table Mountain, per l’uplink (invio).

La difficoltà principale di un sistema luminoso risiede nella richiesta di elevatissima precisione dei sistemi di puntamento, per evitare sostanziali perdite di dati, necessitando persino un migliore isolamento del sistema di bordo dalle vibrazioni strutturali del satellite. Altre complicazioni includono un aumento della capacità di calcolo degli hardware, differente interazione dei fotoni nell’ambiente spaziale e, in questo caso, evitare l’interferenza con la missione primaria di Psyche.

Le informazioni della missione scientifica di esplorazione non vengono inviate dal sistema ottico; quindi, per evitare l’interruzione delle normali operazioni, il gruppo a capo delle operazioni del DSOC e quello di supporto missione hanno lavorato a stretto contatto e garantito il successo del test.

Nei prossimi mesi si verificheranno altri test volti a certificare le capacità di puntamento dei sistemi ottici, oltre che ripetere le comunicazioni laser a distanze ulteriormente superiori durante i successivi due anni della missione Psyche, terminando nell’Ottobre 2025.