Komunikasi laser di luar angkasa

Komunikasi laser di luar angkasa adalah Komunikasi optis ruang bebas di luar angkasa. Di luar angkasa, jangkauan komunikasi komunikasi optik ruang-bebas saat ini yaitu beberapa ribu kilometer, cocok untuk layanan antarsatelit. Komunikasi laser memiliki potensi untuk menjembatani jarak antarplanet yang mencapai jutaan kilometer, menggunakan teleskop optik sebagai pembesar sinar.

Demonstrasi dan uji coba

1990-2000 
Pada tahun 1992, wahana Galileo terbukti berhasil mendeteksi cahaya laser satu arah dari Bumi ketika dua laser berbasis-darat terlihat dari jarak 6 juta km oleh wahana ini.

2001-2010 
Pada November 2001, koneksi data laser pertama di dunia dicapai di luar angkasa oleh satelit Badan Antariksa Eropa Artemis, yang menyediakan tautan transmisi data optik dengan satelit pengamatan Bumi CNES SPOT 4.

Pada Mei 2005, rekor jarak dua arah untuk komunikasi ditetapkan oleh instrumen altimeter laser Merkurius di atas pesawat luar angkasa MESSENGER. Laser neodimium infra merah yang dipompa diode ini, dirancang sebagai altimeter laser untuk misi orbit Merkurius, mampu berkomunikasi melintasi jarak 24 juta km (15 juta mil), ketika pesawat itu mendekati Bumi (terbang lintas).

Pada 2008, ESA menggunakan teknologi komunikasi laser yang dirancang untuk mentransmisikan 1,8 Gbit/dtk pada jarak 45.000 km, jarak tautan LEO-GEO. Terminal semacam itu berhasil diuji selama verifikasi dalam orbit menggunakan satelit radar Jerman TerraSAR-X dan satelit American NFIRE. Dua Terminal Komunikasi Laser (LCT) digunakan selama tes ini dibangun oleh perusahaan Jerman Tesat-Spacecom  yang bekerja sama dengan German Aerospace Center (DLR).

2011-saat ini 
Pada Januari 2013, NASA menggunakan laser untuk menyorotkan gambar Mona Lisa ke Lunar Reconnaissance Orbiter berjarak sekitar  jauhnya. Untuk mengimbangi gangguan atmosfer, algoritma kode koreksi kesalahan yang mirip dengan yang digunakan dalam CD diimplementasikan.

Pada September 2013, sistem komunikasi laser adalah salah satu dari empat instrumen sains yang diluncurkan dalam misi NASA Lunar Atmosphere dan Dust Environment Explorer (LADEE). Setelah transit selama sebulan ke Bulan, percobaan laser komunikasi dilakukan selama tiga bulan selama akhir 2013 dan awal 2014. Data awal yang didapat dari peralatan Lunar Laser Communication Demonstration (LLCD) pada LADEE memecahkan rekor lebar pita komunikasi luar angkasa pada Oktober 2013 ketika tes awal menggunakan sinar laser berdenyut. Data dikirimkan sejauh  antara Bulan dan Bumi, meneruskan data pada "kecepatan pengunduhan 622 megabit per detik (Mbps)", dan juga menunjukkan kecepatan unggah data bebas-kesalahan 20 Mbps dari stasiun bumi menuju LADEE di orbit bulan. LLCD adalah upaya pertama NASA dalam komunikasi luar angkasa dua arah menggunakan laser optik, alih-alih gelombang radio, dan diharapkan mengarah pada sistem laser operasional pada satelit NASA pada tahun-tahun mendatang.

Pada November 2013, komunikasi laser dari platform jet Tornado berhasil didemonstrasikan untuk pertama kalinya. Terminal laser dari perusahaan Jerman Mynaric (sebelumnya ViaLight Communications) digunakan untuk mengirimkan data pada kecepatan 1 Gbit/detik pada jarak 60 km dan dengan kecepatan penerbangan 800 km/jam. Tantangan tambahan dalam skenario ini adalah manuver penerbangan cepat, getaran kuat, dan efek turbulensi atmosfer. Demonstrasi ini dibiayai oleh EADS Cassidian Germany dan dilakukan bekerjasama dengan German Aerospace Center DLR.

Pada November 2014, penggunaan komunikasi berbasis laser gigabit pertama kali sebagai bagian dari European Data Relay System (EDRS) telah dilakukan. Demonstrasi layanan sistem dan operasional lebih lanjut dilakukan pada tahun 2014. Data dari satelit Sentinel-1A UE di LEO ditransmisikan melalui tautan optik ke ESA-Inmarsat Alphasat di GEO dan kemudian diteruskan ke stasiun darat menggunakan downlink Kaband konvensional. Sistem baru dapat menawarkan kecepatan hingga 7,2 Gbit/s. Terminal Laser di Alphasat disebut TDP-1 dan masih secara teratur digunakan untuk pengujian. Terminal EDRS pertama (EDRS-A) untuk penggunaan produktif telah diluncurkan sebagai muatan pada pesawat luar angkasa Eutelsat EB9B dan menjadi aktif pada bulan Desember 2016. Terminal tersebut secara rutin mengunduh data volume tinggi dari Sentinel 1A/B dan Sentinel 2A/B ke darat. Sejauh ini (April 2019) telah dilakukan lebih dari 20.000 tautan (11 PBit).

Pada Desember 2014, OPALS NASA mengumumkan terobosan dalam komunikasi laser angkasa-ke-darat, mengunggah dengan kecepatan 400 megabit per detik. Sistem ini juga dapat memperoleh kembali pelacakan setelah sinyal hilang karena tutupan awan. Eksperimen OPALS diluncurkan pada 18 April 2014 ke ISS untuk menguji lebih lanjut potensi penggunaan laser untuk mengirimkan data ke Bumi dari luar angkasa.

Pada bulan Februari 2016, Google X mengumumkan telah mencapai koneksi komunikasi laser yang stabil antara dua balon stratosfer dengan jarak 62 mil (100 km) sebagai bagian dari Project Loon. Koneksi stabil selama berjam-jam selama siang dan malam hari dan mencapai kecepatan data 155 Mbit/s.

Pada Juni 2018, Lab Konektivitas Facebook (terkait dengan Facebook Aquila) dilaporkan telah mencapai koneksi udara-ke-darat dua arah 10 Gbit/detik, bekerja sama dengan Mynaric. Pengujian dilakukan dari pesawat Cessna konvensional dengan jarak 9 km ke stasiun darat optis. Sementara skenario pengujian memiliki getaran platform, turbulensi atmosfer, dan profil kecepatan sudut yang lebih buruk daripada platform target stratosfer, uplink bekerja dengan sempurna dan mencapai throughput 100% setiap saat. Throughput downlink kadang-kadang turun menjadi sekitar 96% karena parameter perangkat lunak tidak ideal yang disebutkan mudah untuk diperbaiki.

Di masa depan 
Komunikasi laser di luar angkasa akan diuji pada misi Psyche ke asteroid sabuk utama 16 Psyche, yang rencananya akan diluncurkan pada 2022. Sistem ini disebut Deep Space Optical Communications, dan diharapkan dapat meningkatkan kinerja dan efisiensi komunikasi pesawat luar angkasa 10 hingga 100 kali lipat dari cara konvensional.

Lihat pula 

 European Data Relay System
 Lunar Laser Communication Demonstration
 Laser Communications Relay Demonstration
 Konstelasi satelit

Referensi