Ключовата разлика е в честотната лента. Както радиовълните, така и лазерната светлина се разпространяват със скоростта на светлината. Лазерната светлина обаче има много по-висока честота. Това позволява кодирането на повече данни и означава, че лазерните системи могат да предават данни с много по-високи скорости дори от най-модерните радио системи. Друг проблем е, че радиосигналите се разпространяват и отслабват драстично на разстояния от милиони километри.

Така се ражда програмата Deep Space Optical Communications (DSOC)

Предаването на данни в Космоса с помощта на лазер изисква изключителна прецизност, главно поради тесния лазерен лъч и огромните разстояния. За разлика от радиовълните, които се разпространяват широко и могат да покрият голяма площ, лазерният лъч е силно фокусиран. За да направи нещата още по-трудни, системата DSOC трябва да отчита движението на космическия кораб, въртенето на Земята и огромното време за пътуване на самата светлина в мащаба на Слънчевата система.

За да постигнат това, инженерите на НАСА са разработили сложни автоматизирани системи за проследяване. Те използват мощен лазерен маяк в съоръжението на НАСА в Тейбъл Маунтин в Калифорния като ориентир. Това позволява на лазерния приемо-предавател на космическия кораб да се заключи към маяка и да изпрати данните си към 200-инчовия телескоп Hale в обсерваторията Паломар на Калифорнийския технологичен институт.

Въпреки всички тези трудности и сложност, експериментът DSOC се представя по-добре от очакваното.

Повечето от тези усилия са свързани с космическия кораб Psyche - мисия на НАСА, която има за цел да изучава металния астероид 16 Psyche. Разстоянието на астероид 16 Psyche от Земята в момента е 460 152 806 км, а корабът е на път към астероида.

Лазерната предавателна система направи „първо излъчване“ на 14 ноември 2023 г. Екипът на DSOC излъчи лазер в инфрачервената област, кодиран с тестови данни, от разстояние близо 16 милиона км. За сравнение, Луната е „само“ на 384 400 км. Но това беше само началото.

Големият пробив се случи месец по-късно, когато 15-секундно видео на котката Тейтърс, гонеща лазерна показалка, беше излъчено от космическия кораб Psyche до Земята. Тейтърс, игриво оранжево коте, получи своите петнадесет секунди слава по предложение на Джоби Харис, визуален стратег в Лабораторията за реактивно движение на НАСА. Това обаче не беше просто някакво видео на котка, гонеща лазерна показалка; това беше видео, което пътува от дълбокия Космос с максимална скорост от 267 мегабита в секунда (Mbps). Това е по-бързо от средната интернет връзка в повечето държави.

Оттогава експериментът е проведен на още по-екстремни разстояния от 460 милиона км. Скоростта на предаване намалява с разстоянието, но подходът потвърждава, че оптичните комуникации могат да играят роля в начина, по който изследваме Слънчевата система.

Междупланетен интернет

Успехът на оптичните комуникационни технологии като DSOC е, на първо място, полезен за космически мисии. Това обаче е и важна стъпка към реализирането на „Космически интернет“. Тази концепция предвижда мрежа от взаимосвързани възли в цялата слънчева система, позволяващи безпроблемен обмен на данни между Земята, лунните бази, марсианските колонии и дори далечни сонди.

Това амбициозно начинание е подкрепено от Винтон „Винт“ Серф, широко признат за един от „бащите на интернет“ и носител на наградата Тюринг. Серф осъзнава, че изпращането на данни от точка до точка е само една част от проблема, необходими са мрежи, които могат да разпространяват информация ефективно. По същество ви е необходим „космически интернет“.

През 70-те години на миналия век Серф, заедно с Робърт Кан, съвместно проектират основната архитектура на наземния интернет: Протокол за контрол на предаването (TCP/IP). Този протокол е инструментална стъпка за развитието на интернет. TCP/IP позволява на устройствата да комуникират по различни мрежи, като разделя данните на „пакети“, които могат да пътуват независимо и да бъдат сглобени отново в местоназначението си. Когато обаче става въпрос за предаване на космически данни, класическият TCP/IP е по-малко подходящ.

Това доведе до разработването на „пакетни протоколи“, ключов компонент на това, което е известно като мрежа, толерантна към забавяне/прекъсване (DTN). TCP/IP предполага относително стабилна и непрекъсната връзка, което работи на Земята. DTN е създаден за по-ненадеждни среди. В DTN система, ако пакет данни пристигне до възел (например космически кораб или лунна база), но следващата връзка във веригата е недостъпна (вероятно поради планетарно въртене или орбитална механика), възелът съхранява данните, докато връзката не бъде установена отново. Това „пакетиране“ на данни позволява надеждно предаване на огромни разстояния с непредсказуеми закъснения и прекъсвания.

С този подход ние бихме могли реално да предаваме видео на живо обратно към Земята или други бази, а марсианските роувъри биха могли непрекъснато да качват големи количества научни данни към мрежа от орбитални възли.

Друго предимство на този DTN подход е, че на теория може да работи както с радиовълни, така и с лазерни вълни. Инженерите предвиждат синергичен подход, при който имате локални мрежи (например между няколко лунни бази или работни станции), както и начин за изпращане на данни от Земята до различни далечни сонди в дълбокия Космос.

НАСА вече е предприела стъпки за инсталиране на 4G интернет на Луната. Всъщност, „Космическия интернет“ е напълно необходим за устойчиво човешко присъствие на Луната, Марс и отвъд. Все още е процес на разработка, но светът прави осезаеми стъпки.