Mona Lisa LOLA-nak
(Rovat: Lássuk és halljuk egymást, A Holdnál , Új eszközök és anyagok - 2013.01.19 08:15.)

A NASA Hold körül keringő Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) szondájára lézeres kommunikációs kísérlet keretében elküldték Leonardo híres festményének digitalizált változatát.

Ez volt az első alkalom, hogy kipróbálták az egyutas lézeres adatátvitelt egy a Hold távolságában levő űrszonda és a Föld között. A kísérletben a NASA Goddard Űrközpontjának (GSFC) a Maryland állambeli Greenbeltben levő lézeres műholdkövető állomása (Next Generation Satellite Laser Ranging station, NGSLR) vett részt. Innen indították mintegy 380 ezer km-es „útjára” a Mona Lisát. A vevőállomás az LRO szonda lézeres magasságmérő berendezése (Lunar Orbiter Laser Altimeter, LOLA) volt. Az adatátvitelhez olyan lézerimpulzusokat használtak, amelyekkel rendszeresen mérik a Földről a LOLA pontos pozícióját. Ezúttal azonban a jeleket kódolták is.

Lézeres adatküldés a Földről az LRO-ra. (Videó: NASA GSFC)

A lézeres adattovábbítást a szakemberek a közeljövőben a hagyományos rádiós kommunikáció mellett tartaléknak szánják egyes műholdakra. Később, ha már megbízhatóan és rutinszerűen használják, ez a módszer még nagyobb adatátviteli sebességre is képes lehet, mint a rádiós kommunikáció. Az LRO, mint a Földtől távol küldött űreszköz, amely – a LOLA berendezéssel – képes a lézerjelek vételére, alkalmas volt a nagy távolságot áthidaló próbára. A LOLA elsődleges feladata egyébként a Hold domborzatának felmérése, a leküldött és onnan visszavert lézerimpulzusok futási idejének mérésével.

A mostani kísérlet alapja a pontos időmérés volt. A Mona Lisát 152 × 200 képpontban digitalizálták, mindegyik pixelhez a szürke egy árnyalatát rendelték, egy 0 és 4095 közötti skálán. (Vagyis a Mona Lisa a Hold közelébe egyelőre csak fekete-fehérben jutott el.) Ezután minden képponthoz rendelt értéket elküldtek a földi állomásról a LOLA-hoz, az egyes lézerimpulzusokat különböző mértékben késleltetve. A teljes kép továbbításának sebessége 300 bit/s volt. Az NRO fedélzetén aztán a mért beérkezési idők alapján a képet sikerült rekonstruálni. A művelet sikerességét a hagyományos rádiós úton a Földre visszaküldött változat igazolta.

A földi légkörben fellépő turbulenciák miatti adatátviteli hibák következtében a nyers kép meglehetősen zajos lett (balra). Ezt egy olyan javító algoritmussal sikerült helyrehozni (jobbra), amit a CD-k és DVD-k esetében elterjedten használnak. Jellegzetes hibák a hiányzó (fehér) vagy hamis (fekete) képpontok. A fehér sáv egy rövid kimaradást jelez az adatátvitelben. (Kép: Xiaoli Sun / NASA GSFC)

A kísérlettel már a NASA következő holdi szondájának egyik programját készítették elő. A nagy adatátviteli sebességű lézeres kommunikációs berendezés (Lunar Laser Communications Demonstration, LLCD) a LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) űrszondán fog repülni, amely várhatóan már az idén elindul. A következő lépés a NASA első igazi optikai kommunikációs kísérleti műholdja (Laser Communications Relay Demonstration, LCRD) lesz, még az évtized vége előtt. Ahogy a lézer elavulttá tette a klasszikus hanglemezeket, úgy szeretnék vele fokozatosan felváltani a megszokott rádiós adattovábbítást is az űreszközök és a Föld között.