A Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) usou uma nova geração de sistema de comunicação a laser em grande escala pela primeira vez na missão tripulada Artemis 2 ao redor da Lua, trazendo imagens da Lua em tempo real de alta qualidade para o público na Terra. Também marca uma grande transformação nos métodos de comunicação no espaço profundo, do rádio tradicional para links ópticos de alta velocidade. Este sistema é denominado "Orion Artemis II Optical Communications (O2O)" e está instalado na espaçonave "Orion". De acordo com a NASA, sua taxa de downlink pode atingir até 260 megabits por segundo e suporta a transmissão direta de vídeo 4K de ultra-alta definição da Lua.
A introdução do O2O significa que a tecnologia de comunicação espacial profunda baseada em rádio da era Apollo está sendo substituída por soluções ópticas mais eficientes. Steve Horowitz, gerente responsável pelo projeto, disse que a uma taxa de dados de 260 Mbps, o O2O pode transmitir vídeo de alta definição 4K da lua. Também realizará várias instruções e dados de missão de downlink e uplink, incluindo procedimentos operacionais, imagens, planos de voo, etc., e construirá um canal de dados ópticos de alta largura de banda entre Orion e o centro de controle de missão terrestre.
Para garantir a estabilidade dos links de laser, a NASA implantou estações de laser terrestres nas costas sudoeste e oeste dos Estados Unidos, localizadas em Las Cruces, Novo México, e na área da Table Mountain, na Califórnia. Esses locais foram selecionados devido às condições meteorológicas favoráveis, como dias ensolarados e baixa cobertura de nuvens, para minimizar a interferência da atmosfera e do clima nas comunicações ópticas. Os engenheiros da NASA apontaram que, em comparação com os sistemas de rádio tradicionais, as comunicações a laser podem não apenas transmitir uma maior quantidade de dados por unidade de tempo, mas também o equipamento relacionado é mais compacto e leve, ajudando a reduzir o tamanho e o peso da espaçonave.
Graças ao “downsizing” do sistema, mais espaço poderá ser liberado na cabine do Orion para atividades da tripulação e equipamentos de pesquisa científica. É considerado uma atualização abrangente da tecnologia da era Apollo. As missões Apollo dependiam de rádio de banda S para transmitir imagens em preto e branco de Armstrong e Aldrin pisando na superfície lunar de volta à Terra, mas o equipamento de imagem e as soluções de comunicação usadas pela Artemis 2 eram muito mais avançados. Durante esta missão, os astronautas utilizarão câmaras digitais Nikon para captar a paisagem lunar, incluindo a área do outro lado da Lua que os humanos talvez nunca tenham visto com os seus próprios olhos. Estas imagens serão transmitidas através do sistema O2O, apresentando uma experiência visual em tempo real sem precedentes ao público na Terra.
Embora as comunicações ópticas tenham se tornado um destaque desta missão, a NASA ainda considera as redes de rádio tradicionais como suporte e backup críticos. Orion continuará a manter contato de radiofrequência através da Deep Space Network da NASA. Este grande conjunto de antenas localizado na Califórnia, Espanha e Austrália é há muito tempo responsável pelo trabalho de comunicação para missões no espaço profundo, como a Voyager e o Mars Exploration Rover. Ele fornecerá redundância quando o link do laser for afetado por condições atmosféricas ou ópticas.
A NASA também planejou previamente uma janela de interrupção de comunicação na missão Artemis 2: quando a espaçonave voar para a parte de trás da Lua, perderá completamente o contato com a Terra por cerca de 41 minutos. Devido à obstrução física da Lua, nem os sinais de laser nem os sinais de rádio da Deep Space Network podem penetrar. A comunicação só será restaurada depois que Orion recircular na parte de trás da lua.
Em relação à taxa de dados de 260 Mbps, a NASA enfatizou que este é um salto significativo em cenários de espaço profundo, mas não é o limite superior das capacidades de comunicação a laser da agência. Missões anteriores de demonstração de comunicações a laser alcançaram taxas de transmissão de dados de até 622 Mbps, e alguns projetos em órbita baixa da Terra aumentaram ainda mais as velocidades para 200 gigabits por segundo. No entanto, a uma distância de quase 240.000 milhas (aproximadamente 384.000 quilômetros) entre a Terra e a Lua, ele pode fornecer de forma estável largura de banda de downlink de 260 Mbps, o que é suficiente para suportar vídeo lunar de alta definição de alta qualidade e backhaul de dados científicos de grande capacidade, fornecendo condições técnicas sem precedentes para os humanos testemunharem o "retorno à Lua" na Terra.