Laser in plaats van radio: zo streamde Artemis II messcherpe maanbeelden

Toen astronauten in de jaren zestig en zeventig naar de maan vlogen, moesten ze het doen met korrelige, haperende beelden. Radiogolven waren destijds de enige manier om data van een ruimtevaartuig naar de Aarde te sturen, en die hadden weinig capaciteit. Bij de Artemis II-missie van NASA, die in april met de Orion-capsule om de maan vloog, was dat anders: de bemanning stuurde kristalheldere video naar de Aarde, met een snelheid die te vergelijken is met een gewone thuisinternetverbinding.

Licht in plaats van radiogolven

Die doorbraak komt van het Orion Artemis II Optical Communications System, kortweg O2O. Het systeem is ontwikkeld door MIT Lincoln Laboratory, een onderzoekslaboratorium van het Massachusetts Institute of Technology, in samenwerking met het NASA Goddard Space Flight Center. In plaats van radiogolven gebruikt O2O infrarood laserlicht om data te versturen. Dat licht kan tien tot honderd keer meer informatie per seconde vervoeren dan traditionele radiosignalen. Het is dezelfde soort techniek die op Aarde ten grondslag ligt aan optische transceivers, apparaten die data via licht door glasvezelkabels jagen. Bij Artemis II gebeurde dat niet door een kabel, maar door de lege ruimte tussen Orion en een grondstation op Aarde.

Een halve terabyte aan unieke beelden

In totaal downlinkte Orion tijdens de missie bijna een halve terabyte aan data, met pieksnelheden tot 260 megabit per seconde. Een terabyte staat gelijk aan duizend gigabyte; een halve terabyte komt ongeveer overeen met honderdduizend foto's in hoge resolutie. De snelheid van 260 megabit per seconde is vergelijkbaar met een snelle glasvezelverbinding thuis, en ruim boven wat gemiddelde radioverbindingen met ruimtevaartuigen tot nu toe konden bereiken. Dankzij die capaciteit kreeg de wereld voor het eerst scherpe beelden te zien van kraters en bekkens aan de verre kant van de maan, een wassende Aarde die achter de maan onderging, een bijna een uur durende totale zonsverduistering, en zelfs lichtflitsen van kleine meteoroïden die op het maanoppervlak insloegen.

Belangrijk voor toekomstige bemande missies

Voor toekomstige missies is dit meer dan een mooi extraatje. Volgens hoofdingenieur Farzana Khatri van MIT Lincoln Lab's Optical and Quantum Communications Group was het doel om te bewijzen dat O2O bruikbaar is voor bemande ruimtevaart. Astronauten op weg naar de maan of Mars zouden zo dezelfde hogesnelheidsverbindingen kunnen krijgen als internetgebruikers op Aarde, essentieel voor navigatie, wetenschappelijk onderzoek en contact met dierbaren. Khatri noemt haar rol in deze historische missie, en het zien functioneren van het systeem in de praktijk, een hoogtepunt in haar carrière. Het systeem fungeert daarmee als een geavanceerd communicatierelais tussen een ruimtevaartuig in een maanbaan en de grondstations op Aarde, en zou de blauwdruk kunnen worden voor communicatie tijdens toekomstige verblijven op de maan of verdere reizen door het zonnestelsel.