L'esperimento LLCD: in che modo è stato realizzato?

Immagine artistica della sonda LADEE, che
fino al 18 aprile orbitava intorno alla Luna
(Immagine presa da space.com)

L'esperimento LLCD (Lunar Laser Communication) detiene il record di velocità di trasmissione di dati: con un download di 622 megabit/secondo e con un upload di 20 megabit per secondo. Ma questo esperimento si è potuto svolgere grazie alla sonda LADEE, lanciata il 7 Settembre 2013 alle 3:27 UTC. Questa sonda, oltre a trasportare strumenti come il Neutral Mass Spectrometer e altri, trasportava anche lo strumento LLCD. Ma la cosa davvero eccezionale è stata la realizzazione di trasferimenti dati a velocità elevate a oltre 384.000 km dalla Terra.
Con queste velocità si può scaricare in 10 secondi il contenuto di un CD-ROM . Ma come è stato possibile ottenere un risultato del genere? Come si è superata la difficoltà della deviazione del fascio nell'atmosfera? Il team dell'LLCD dichiarerà i dettagli dei risultati tra l'8 e il 13 Giugno alla Conference on Laser Electro-Optics, ma hanno già dichiarato alcuni dettagli sull'infrastruttura e sul sistema di comunicazione dell'esperimento che hanno permesso di raggiungere velocità record nell'ambito del trasferimento dati.

Illustrazione del sistema LLCD montato sulla sonda LADEE

<<Comunicare a velocità di trasmissione elevate dalla Terra alla Luna con raggi laser è una sfida molto difficile per la grande distanza – quasi 400.000 chilometri – lungo la quale il fascio di luce tende a disperdersi. E’ poi doppiamente difficile attraversare l’atmosfera , perché la turbolenza può deviare il fascio, producendo una rapida attenuazione del segnale o addirittura un’interruzione della comunicazione con la stazione ricevente>>

Dichiara Mark Stevens, un mebro del team LLCD. Per superare quindi questi problemi, si è adattato un sistema che riusce a ricevere e a trasmettere i dati senza alcun errore. Ma che metodo è stato usato? Ebbene, nella stazione a terra, che si trova a White Sands (New Mexico), sono presenti quattro telescopi con un apertura di 15 cm per trasmettere e ricevere dati. Questi telescopi sono alimentati da un fascio laser dalla potenza di 40 W, potenza più o meno assorbita da l'alimentatore di un notebook.

In questo modo si è risolta la questione della deviazione dei fasci laser da parte dell'atmosfera terrestre. I quattro fasci laser vengono indirizzati verso il ricevitore del satellite (in questo caso dello strumento a bordo della sonda LADEE), così viene aumentata la possibilità che almeno uno di questi fasci laser possa arrivare a destinazione. La potenza ricevuta dallo strumento risulta meno di un miliardesimo della potenza originale, quanto basta (10 volte superiore alla potenza minima per trasmettere dati privi di errori) a far ricevere i dati allo strumento.

<<Con LLCD abbiamo dimostrato la capacità del sistema di tollerare le attenuazioni sui segnali dovuti alle nubi, così come i grandi sbalzi di potenza del segnale provocato dalle turbolenze atmosferiche, raggiungendo prestazioni senza errori anche lavorando con margini di segnale esigui>>

Conclude Stevens, prevedendo in futuro un utilizzo di questo sistema in missioni ad ampio raggio,
quelle dirette verso Marte o verso pianeti esterni al Sistema Solare.

Fonte testi:Media INAF
Fonte immagini: Media INAF e space.com

Orione2000