Europska svemirska agencija (ESA) je 7. srpnja 2025. godine ušla u povijest uspostavivši svoju prvu optičku komunikacijsku vezu s letjelicom u dubokom svemiru. U suradnji s NASA-om, ostvaren je prijenos podataka s eksperimentom za optičku komunikaciju u dubokom svemiru (DSOC), koji se nalazi na letjelici Psyche. U trenutku uspostave veze, letjelica je bila udaljena nevjerojatnih 265 milijuna kilometara od Zemlje, što odgovara otprilike 1.8 astronomskih jedinica. Ovaj događaj ne predstavlja samo tehničko čudo, već i prekretnicu u dugogodišnjoj suradnji svemirskih agencija, dokazujući po prvi put mogućnost interoperabilnosti između ESA-e i NASA-e na polju optičkih komunikacija, nešto što je dosad bilo rezervirano isključivo za sustave temeljene na radiofrekvencijama. Ovaj uspjeh je prvi od četiri planirana povezivanja tijekom ljeta 2025. godine.

Ovaj revolucionarni korak označava početak nove ere u istraživanju svemira, otvarajući put prema budućnosti u kojoj će brzi "svemirski internet" postati stvarnost. "Prva uspješna demonstracija optičke komunikacije u dubokom svemiru s europskim zemaljskim segmentom predstavlja istinski kvantni skok prema omogućavanju povezivosti nalik zemaljskom internetu za naše letjelice u dubokom svemiru", izjavio je Rolf Densing, direktor operacija u ESA-i. Njegove riječi potvrđuju važnost međunarodne suradnje koja je, uz doprinos partnera iz industrije i akademske zajednice, ključna za ovakva postignuća.

Grčki Opservatoriji kao Ključ Uspjeha

Kampanja uspostave laserske veze započela je u Grčkoj, gdje je ESA dva postojeća opservatorija transformirala u visokoprecizne optičke zemaljske stanice. Središnju ulogu u ovom pothvatu imao je opservatorij Kryoneri, smješten u blizini Atene. Iz njega je prema NASA-inoj letjelici Psyche usmjeren snažan laserski snop. Iako ovaj početni signal, poznat kao "svjetionik", nije nosio nikakve podatke, njegova je svrha bila fundamentalna. Dizajniran je s izvanrednom preciznošću kako bi omogućio DSOC instrumentu na letjelici da ga detektira, "zaključa" se na njega i pošalje povratni signal prema Zemlji.

Taj iznimno slabašan povratni signal, nakon putovanja od stotina milijuna kilometara, uhvaćen je na drugoj lokaciji – u opservatoriju Helmos, koji se nalazi na susjednom planinskom vrhu, udaljenom 37 kilometara. Ova razdvojenost lokacija ključna je kako snažan odlazni laser ne bi zaslijepio izuzetno osjetljivu prijemnu opremu. "Omogućavanje ovog dvosmjernog optičkog rukovanja značilo je prevladavanje dva velika tehnička izazova: razvoj lasera dovoljno snažnog da s vrhunskom preciznošću pogodi udaljenu letjelicu i izgradnju prijemnika dovoljno osjetljivog da detektira najslabiji povratni signal, ponekad sastavljen od samo nekoliko fotona", pojasnila je Sinda Mejri, voditeljica projekta ESA-inog zemaljskog laserskog prijemnika.

Prevladavanje Kozmičkih Izazova

Uspostavljanje stabilne veze na tako ekstremnoj udaljenosti zahtijevalo je rješavanje niza složenih problema. Stručnjaci za dinamiku leta u ESA-inom centru za svemirske operacije (ESOC) morali su u realnom vremenu kompenzirati brojne varijable koje utječu na putanju laserske zrake. To uključuje gustoću atmosfere, temperaturne gradijente i stalno kretanje planeta. Proces je sličan onima koji se koriste u globalnim navigacijskim satelitskim sustavima, ali s dodatnom kompleksnošću koju donose ogromne udaljenosti dubokog svemira i potreba za ultra-preciznim usmjeravanjem koje se mjeri u mikroradijanima.

Sigurnost je također bila od presudne važnosti. Kako bi se osiguralo da snažni laserski snopovi ne predstavljaju opasnost, dijelovi grčkog zračnog prostora bili su privremeno zatvoreni tijekom trajanja prijenosa. Svaki aspekt operacije bio je pomno isplaniran kako bi se rizik sveo na minimum, a uspjeh maksimizirao.

Godine Priprema za Trenutak Povijesti

Iako je sama uspostava veze trajala relativno kratko, iza nje stoje godine predanog rada, istraživanja i međunarodne suradnje. Izgradnja zemaljskih stanica za prijenos i prijem optičkih signala bila je projekt za sebe. Zemaljski laserski odašiljač (Ground Laser Transmitter) integrira pet lasera velike snage s ultra-preciznim kontrolerima za usmjeravanje, smještenih u poseban kontejner dug šest metara s podiznom platformom. Ova konstrukcija štiti osjetljivu opremu od sunčeve svjetlosti tijekom dana i podiže je na otvoreno nakon zalaska sunca.

S druge strane, zemaljski laserski prijemnik (Ground Laser Receiver) sastoji se od sofisticirane optičke klupe koja je toliko osjetljiva da može detektirati pojedinačne fotone. Ovaj prijemnik, koji koristi tehnologiju supravodljivih nanonitnih detektora pojedinačnih fotona, sigurno je montiran na stražnji dio 2,3-metarskog teleskopa Aristarchos, smještenog na 2340 metara nadmorske visine u opservatoriju Helmos. Još u travnju, tim je proveo generalnu probu odašiljanjem signala niske snage prema ESA-inom satelitu Alphasat u geostacionarnoj orbiti, na visini od 36.000 km, koji služi kao primarni poligon za testiranje optičkih komunikacijskih tehnologija.

Clemens Heese, voditelj Odjela za optičke tehnologije u ESA-i, istaknuo je nevjerojatnu učinkovitost tima: "Unatoč složenosti zadatka, konačna instalacija lasera, električnih instalacija i rashladnih sustava uspješno je dovršena nedugo nakon njihove isporuke istog jutra. Postizanje 'instalacije lasera i sigurne emisije lasera prema nebu unutar jednog dana' izvanredan je dokaz preciznosti, koordinacije i predanosti tima." Cjelokupni napor na terenu uključivao je manje od 20 ljudi: sedam u Kryoneriju i dvanaest u Helmosu, uz pomoć dvoje stručnjaka iz NASA-inog Laboratorija za mlazni pogon (JPL).

Budućnost Ispisana Svjetlosnim Zrakama

Ova demonstracija je mnogo više od tehničkog podviga; ona je prozor u budućnost komunikacije u dubokom svemiru. Optičke veze obećavaju brzine prijenosa podataka koje su 10 do 100 puta veće od trenutnih radiofrekvencijskih sustava. "Kombiniranje ove tehnologije s onima koje imamo za radiofrekvencijske komunikacije ključno je za prijenos sve veće količine podataka koju generiraju misije koje istražuju svemir," rekao je Andrea Di Mira, voditelj projekta ESA-inog zemaljskog laserskog odašiljača. Veći protok podataka omogućit će slanje videozapisa visoke rezolucije i ogromnih količina znanstvenih podataka s budućih misija na Marsu i šire, gotovo u stvarnom vremenu.

"Ponosni smo što je ESA uključena u eksperiment Deep Space Optical Communications (DSOC) na našoj misiji Psyche. To je snažan primjer onoga što međunarodna suradnja može postići i uvid u budućnost komunikacija u dubokom svemiru," dodao je Abi Biswas, tehnolog projekta DSOC u NASA JPL.

Program ASSIGN i Pogled prema Marsu

Uspjeh ove misije postavlja temelje za ESA-in predloženi program ASSIGN (Advancing Solar System Internet and GrouNd), koji će biti predstavljen na Vijeću ESA-e na ministarskoj razini u studenom. "Cilj ASSIGN-a bit će objedinjavanje postojećih i budućih radiofrekvencijskih i optičkih mreža u sigurnu i otpornu interoperabilnu 'mrežu mreža' za misije ESA-e, kao i za institucionalne i komercijalne partnere", izjavio je Mehran Sarkarati, voditelj ESA-inog Odjela za inženjering zemaljskih stanica i programski menadžer za ASSIGN.

Gledajući još dalje u budućnost, ESA trenutno proučava koncept tegljača na električni pogon za Mars, nazvan 'LightShip', koji bi prevozio putničke letjelice do Crvenog planeta. Nakon što bi isporučio svoj teret, LightShip bi se prebacio u servisnu orbitu gdje bi pružao komunikacijske i navigacijske usluge putem MARCONI (MARs COmmunication and Navigation Infrastructure) tereta. Dio ovog tereta bit će i demonstrator optičkih komunikacija, kao ključan korak prema podršci budućim ljudskim misijama.

Snaga Međunarodne i Industrijske Suradnje

Sudjelovanje ESA-e u DSOC demonstraciji omogućeno je zahvaljujući konzorciju vodećih europskih tvrtki, uključujući qtlabs (Austrija), Single Quantum (Nizozemska), GA Synopta (Švicarska), qssys (Njemačka), Safran Data Systems (Francuska) i NKT Photonics Ltd (UK). Ključnu podršku pružio je i Nacionalni opservatorij u Ateni, koji je omogućio transformaciju svojih opservatorija Helmos i Kryoneri u zemaljske stanice za duboki svemir. Projekt je financiran kroz ESA-in Program opće tehnološke podrške (GSTP) i Element za razvoj tehnologije (TDE), potvrđujući stratešku predanost Europe razvoju naprednih svemirskih tehnologija.

Izvor: European Space Agency