Ke komunikaci mezi Zemí a zařízeními vyslanými do hlubokého vesmíru se používá radiová komunikace, založená na elektromagnetickém vlnění. Nyní byl však úspěšně vyzkoušen zcela nový způsob komunikace, a to pomocí laserů, který umožňuje přenos až stonásobného množství informací..

V říjnu 2023 odstartovala do vesmíru sonda Psyche americké vesmírné agentury NASA. Jejím cílem je stejnojmenný asteroid, který se nachází v pásu mezi Marsem a Jupiterem. Jedná se o dosud nejtěžší popsaný asteroid v tomto pásu, který měří v průměru přibližně 220 kilometrů a skládá se převážně z železitých rud.

Sonda má k asteroidu dorazit přibližně v dubnu 2029 po téměř šesti letech cesty vesmírem. Psyche je veliká přibližně jako osobní automobil a váží dvě tuny. Elektrickou energií ji zásobují solární panely s rozpětím téměř 25 metrů, které napájí nejen její systémy, ale i její hlavní iontový motor a manévrovací motorky.

Jedná se o první meziplanetární sondu, která používá tento druh pohonu. V porovnání s tradičními raketovými motory je iontový motor mnohem slabší, ale může být v provozu velmi dlouho. Sondu tedy zvládne urychlovat po celou dobu jejího více něž pětiletého přesunu k asteroidu, ta v konečném důsledku tedy dorazí na místo rychleji.

Motor, a především jeho pohonné látky, zabírají na sondě podstatně méně místa než u raketového motoru potřebného pro stejný let. Díky tomu zbývá více prostoru pro vědecké přístroje.

Přijímač a vysílač laserových paprsků

Sonda Psyche nese i unikátní zařízení zvané Deep Space Optical Communications (DSOC) od americké společnosti Jet Propulsion Laboratory (JPL). DSOC nebude sloužit k průzkumu asteroidu, jedná se o komunikační zařízení zcela nové generace, které se na sondě pouze „veze“, aby se dostalo do hlubokého vesmíru, až za oběžnou dráhu Marsu, a bylo ho možné vyzkoušet.

DSOC má potenciál nahradit radiový přenos mezi vesmírnými loděmi a planetou Zemí. Jedná se o vysílač a přijímač laserových paprsků, který pracuje ve spektru blízkém infračervenému, pro lidské oko tedy neviditelném.

DSOC byl poprvé vyzkoušen 14. listopadu 2023, kdy se sonda nacházela ve vzdálenosti 16 milionů kilometrů od Země. Tedy zhruba 40krát dále, než je náš Měsíc. Světlu trvalo urazit tuto vzdálenost necelých 50 sekund.

Laserový paprsek ze Země směrem k sondě byl nejprve vyslán z kalifornské Laboratoře optické komunikace patřící JPL. To vyžadovalo velmi přesné zaměření, které muselo zohlednit i chvění vzduchu při průchodu atmosférou a vzájemný pohyb Země a sondy s ohledem na dobu, kterou světlo bude potřebovat na překonání této vzdálenosti. Jednalo se velmi výkonný laser.

Spojení úspěšně navázáno

Signál byl sondou zachycen a zařízení DSOC vyslalo zpět na Zemi odpověď dalším laserovým paprskem, který byl poté přijat Haleovým dalekohledem na kalifornské observatoři Palomar, nacházející se necelých 130 kilometrů od místa vyslání původního paprsku.

Jedná se o první úspěšný pokus na takovou vzdálenost. Veškeré dosavadní pokusy o komunikaci pomocí laserů se odehrály jen na orbitě Země, popřípadě na povrchu Měsíce.

Limitujícím faktorem je především výkon laseru, který může sonda nést a který má v porovnání s těmi na Zemi jen zlomek jejich výkonu. Optická komunikace má v porovnání s radiovou potenciál k přenosu až stonásobně většího množství informací, i když fotony světla cestují stejnou rychlostí jako elektromagnetické vlnění.

To by v budoucnu mohlo umožnit například streamování živého videa z povrchu Marsu.