Come la NASA potrebbe portare Internet ad alta velocità su Marte
Se un giorno gli esseri umani si stabiliranno su Marte, vorranno avere Internet. In futuro, Marte comunicherà con la Terra ad alta velocità, ma ci sarà comunque il ritardo dovuto alla finitezza della velocità della luce! Quest’anno segna 25 anni di presenza continua dell’uomo nello spazio. Con l’attenzione sempre più rivolta alla possibilità di stabilirsi su Marte, abbiamo discusso delle sfide di un insediamento su un altro mondo, di come creare il proprio insediamento spaziale e persino di come potrebbero apparire gli esseri umani su Marte. Un’altra questione non ancora risolta è quella della comunicazione ad alta velocità, sia sul pianeta che fuori. Ma la NASA ha un piano.
Attualmente ci sono nove missioni su Marte o in orbita attorno ad esso, e certamente ce ne saranno di più in futuro. Questi rover e orbiter stanno studiando il Pianeta Rosso in vari modi, ma hanno tutti una cosa in comune: inviano i loro dati alla Terra. E sarebbe molto meglio se potessero farlo più velocemente. Per farlo in futuro, la NASA ha sperimentato un sistema chiamato Deep Space Optical Communications (DSOC), una dimostrazione tecnologica di due anni installata a bordo della navicella Psyche che è stata testata a distanze sempre maggiori mentre viaggia verso il suo obiettivo. Invece di utilizzare la tradizionale frequenza radio per trasmettere dati, il sistema utilizza una luce laser, che può inviare dati a velocità fino a 100 volte superiori rispetto alle onde radio, impacchettandoli nelle oscillazioni delle onde luminose.
DSOC ha già dimostrato di poter inviare dati complessi, nonché immagini e video ad alta definizione da centinaia di milioni di chilometri di distanza. Tuttavia, non è la forma principale di comunicazione su Psyche perché è ancora una tecnologia sperimentale. “L’obiettivo principale era dimostrare che possiamo puntare i laser correttamente e ottenere comunicazioni con trasmettitori e ricevitori a terra. Sono molto lieto di informarvi che la nostra dimostrazione ha effettivamente funzionato estremamente bene. Siamo stati in grado di soddisfare tutti i nostri requisiti di livello uno e, in un certo senso, ha anche superato le aspettative,” ha detto Abhijit “Abi” Biswas, tecnologo del progetto DSOC presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA.
Il team DSOC ha ottenuto risultati fantastici. Il fatto che siano stati in grado di inviare un video ad alta definizione del gatto Taters alla Terra da 31 milioni di chilometri di distanza ha deliziato Internet, per esempio. Le comunicazioni laser nello spazio profondo hanno infranto traguardo dopo traguardo. La distanza più lontana alla quale hanno utilizzato con successo il sistema finora è di 460 milioni di chilometri dalla Terra. È un risultato incredibile, anche se non è stato facile arrivarci.
“È stato un obiettivo a lungo termine dimostrare o convalidare la capacità di fare comunicazioni con fasci laser da distanze oltre la Luna, specificamente mirate a distanze tipo Marte,” ha spiegato Biswas. “È stato uno sviluppo tecnologico e uno sforzo di circa un decennio perché tutte le tecnologie che esistono oggi per il vicino alla Terra (anche estendendosi fino alla Luna) non erano sufficienti per fare questa dimostrazione da queste distanze.”
Mettiamo alcuni numeri nella discussione con l’attuale configurazione. Nel suo punto più vicino, Marte è a circa 53 milioni di chilometri da noi. A questa distanza, DSOC è stato in grado di raggiungere una velocità massima di trasmissione dati di 267 megabit al secondo. Questa è velocità a banda larga. Lo scorso giugno, la navicella Psyche era a circa 390 milioni di chilometri di distanza, non troppo lontano dalla distanza massima possibile tra la Terra e Marte. In quella posizione, la velocità di downlink sostenuta era di 6,25 megabit al secondo con un picco di 8,3 megabit al secondo. È una velocità molto più bassa, ma comunque molto più veloce delle comunicazioni con onde radio. Durante la prima fase di dimostrazione, il team ha scaricato quasi 11 terabit di dati.
Nonostante il successo di questa dimostrazione tecnologica, non possiamo aspettarci che venga implementata domani. La strada per la trasmissione rapida dei dati attraverso il Sistema Solare è complessa: parte di essa è burocratica e parte è tecnologica. “Il futuro è incerto. [La comunicazione laser] non è uno sforzo continuo e quale sia il percorso da seguire per sviluppare l’infrastruttura a terra (che è fondamentale per le operazioni) è ancora una questione che la NASA deve affrontare e trovare sponsorizzazioni e tutto il resto,” ha detto Biswas. “Abbiamo molte buone idee su come farlo. E quella sarà una conversazione che si terrà nei prossimi anni. Ma non abbiamo un piano in atto per dire che entro tale anno avremo tale infrastruttura.”
Il punto chiave per raggiungere l’Internet su Marte è l’infrastruttura a terra. Alcune persone pensano che sia meglio mettere l’infrastruttura nello spazio. La mia opinione personale è che sia molto più costoso e una soluzione a lungo termine molto più lunga. In termini di sfide tecniche, ce n’è una ovvia. Le onde radio possono essere utilizzate giorno e notte, con il sole o la pioggia, perché passano attraverso le nuvole e la luce solare non influisce sulle antenne radio. Quando si tratta di segnali laser, questi problemi sono un problema. Marte trascorre due terzi del tempo nel cielo diurno dalla prospettiva della Terra, e il telescopio Hale presso l’Osservatorio Palomar del Caltech in California, che DSOC sta utilizzando per questa dimostrazione, avrebbe difficoltà a vedere il segnale perché gli osservatori sono progettati per osservare di notte. E se il segnale fosse rilevato durante il giorno, la luce solare non permetterebbe alla trasmissione dei dati di essere abbastanza alta da essere competitiva.
“La chiave per raggiungere l’Internet su Marte è l’infrastruttura a terra. Alcune persone pensano che sia meglio mettere l’infrastruttura nello spazio perché così non ci sarebbero interruzioni dovute alle nuvole e simili. La mia opinione personale, e questa è strettamente la mia opinione, è che sia molto più costoso e una soluzione a lungo termine molto più lunga,” ha detto Biswas. La tecnologia che potrebbe permettere Internet ad alta velocità da distanze enormi sarà probabilmente un’aggiunta, per un certo periodo, alle comunicazioni radio affidabili ma più lente. Tuttavia, il team continua a spingere i limiti di ciò che è possibile. Stanno lavorando con l’Agenzia Spaziale Europea per installare una stazione a terra in Grecia in modo che quest’estate possano dimostrare che le comunicazioni laser possono utilizzare stazioni a terra disperse a livello globale. La tecnologia è un passo cruciale per l’esplorazione futura di Marte, importante per le missioni robotiche e fondamentale per qualsiasi tentativo di far camminare gli esseri umani sul Pianeta Rosso. Tuttavia, i giorni in cui ci rilasseremo guardando video di gatti su Marte sono ancora lontani.