Artemis 2 sendet schärfere Videos vom Mond per Laser zur Erde

Mit Artemis 2 flog nicht nur eine Crew zum Mond. Auch eine Technik des MIT ist mit an Bord, die die Raumfahrt spürbar verändern könnte. Das neue System soll hochauflösende Bilder, Videos und andere wichtige Daten per Laser zur Erde schicken. Dazu gehören auch 4K-Videos aus der Orion-Kapsel. Bislang läuft das meist über Funk. Doch diese Technik kommt bei großen Datenmengen immer stärker an ihre Grenzen.

Das MIT Lincoln Laboratory hat die Anlage gemeinsam mit der NASA entwickelt. Statt Radiowellen nutzt sie gebündeltes Licht. So lassen sich deutlich mehr Daten übertragen, und zwar schneller. Bilder vom Mond oder Videos aus dem All sollen dadurch viel früher auf der Erde ankommen.

Neue Technik überträgt Daten überraschend schnell

Bis heute basiert die Kommunikation im All vor allem auf Radiowellen. Diese Technik ist erprobt und stabil. Doch sie stößt zunehmend an Grenzen. Frequenzen sind knapp, die Datenrate bleibt begrenzt, und große Datenmengen brauchen Zeit.

Die Alternative dazu ist Lasertechnik. Sie arbeitet nicht mit Funkwellen, sondern mit gebündeltem Licht. So lassen sich deutlich größere Datenmengen übertragen.

„Weltraumkommunikation war schon immer eine große Herausforderung“, sagt Systemingenieurin Farzana Khatri vom MIT Lincoln Laboratory. „Funk hat seinen Zweck erfüllt. Aber das Spektrum ist stark ausgelastet und lässt sich über große Distanzen nur schwer skalieren.“

Artemis 2 zeigt, wie Laserkommunikation Daten in Stunden zur Erde bringt

Das neue System trägt den Namen „Orion Artemis II Optical Communications System“, kurz O2O. Es wurde gemeinsam von der NASA und dem MIT Lincoln Laboratory entwickelt, um eine stabile und schnelle Verbindung zur Erde zu ermöglichen.

Der Unterschied zeigt sich besonders deutlich bei großen Datenmengen. Bisher bleiben viele Messwerte und Aufnahmen zunächst an Bord. Erst nach der Rückkehr werden sie vollständig ausgewertet. Mit der neuen Technik ändert sich das.

„Mit einer optischen Verbindung bei höchster Datenrate können wir alle Daten innerhalb weniger Stunden zur Erde übertragen“, sagt Khatri. „Und Astronauten können in Echtzeit kommunizieren.“ Damit lassen sich Entscheidungen schneller treffen. Analysen beginnen sofort.

Kompaktes System richtet Laser extrem präzise aus

Das Herzstück des Systems heißt MAScOT. Das optische Terminal ist etwa so groß wie eine Katze und arbeitet mit einem Teleskop von rund zehn Zentimetern Durchmesser.

Eine bewegliche Halterung richtet den Laserstrahl exakt aus. Schon kleinste Abweichungen würden die Verbindung unterbrechen. Sensoren, Spiegel und Steuermechanismen gleichen diese Bewegungen ständig aus.

Unterhalb der Mechanik sitzen weitere optische Bauteile. Sie bündeln das Licht, verfolgen das Ziel und stabilisieren das Signal. Nur so bleibt die Verbindung über Hunderttausende Kilometer hinweg stabil.

Frühere Tests liefern deutlich höhere Datenraten

Die Technik wurde bereits im All getestet. Ein Vorläufer kam auf der Internationalen Raumstation zum Einsatz. Die Ergebnisse dort fielen vielversprechend aus. Für Artemis 2 ist das O2O-System auf Datenraten von bis zu 260 Megabit pro Sekunde ausgelegt. Damit sollen auch große Datenmengen wie 4K-Videos, Bilder und andere Borddaten deutlich schneller auf der Erde ankommen als per Funk.

„Ich glaube, mit so einem Internetanschluss zu Hause wäre man ziemlich zufrieden“, sagt Greg Heckler, stellvertretender Programmmanager im NASA-Programm SCaN („Space Communications and Navigation“), das O2O finanziert hat, gegenüber Scientific American.

Auch für die Crew verändert sich die Kommunikation. Gespräche mit Ärzten oder dem Kontrollzentrum können direkter erfolgen. Selbst Live-Übertragungen werden denkbar.

„Man kann sich vorstellen, dass Astronauten per Videokonferenz mit Ärzten sprechen oder ihre Mission live übertragen“, sagt Jade Wang vom MIT Lincoln Laboratory.

Mit der Artemis-2-Mission beginnt eine neue Phase der Raumfahrt. Künftige Missionen sollen wieder Menschen auf den Mond bringen. Langfristig rückt auch der Mars näher.

Kurz zusammengefasst:

• Artemis 2 nutzt erstmals ein Lasersystem namens O2O, das 4K-Videos, Bilder und andere Daten deutlich schneller zur Erde senden soll als herkömmliche Funktechnik.
• Die neue Verbindung könnte große Datenmengen schon innerhalb weniger Stunden übertragen, statt sie erst nach der Rückkehr der Kapsel vollständig auszuwerten.
• Entwickelt wurde das System vom MIT Lincoln Laboratory mit der NASA; es gilt als wichtiger Schritt für künftige Mondmissionen und spätere Flüge zum Mars.

Übrigens: Während Artemis 2 neue Datenwege zum Mond erprobt, arbeitet Europa schon am nächsten Hebel für günstigere Missionen: Ein Generator aus Reaktorabfall soll mit 80 Prozent weniger Brennstoff auskommen. Wie das Satelliten und künftige Mondflüge billiger machen könnte, mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © NASA Johnson Space Center / NASA via Wikimedia unter Public Domain