Trong sứ mệnh có người lái Artemis 2 quanh mặt trăng, Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia (NASA) đã lần đầu tiên sử dụng hệ thống liên lạc laser thế hệ mới trên quy mô lớn, mang đến hình ảnh thời gian thực chất lượng cao hơn về mặt trăng cho khán giả trên trái đất. Nó cũng đánh dấu sự chuyển đổi lớn của các phương pháp liên lạc trong không gian sâu từ vô tuyến truyền thống sang liên kết quang tốc độ cao. Hệ thống này được gọi là "Truyền thông quang học Orion Artemis II (O2O)" và được lắp đặt trên tàu vũ trụ "Orion". Theo NASA, tốc độ đường xuống của nó có thể đạt tới 260 megabit/giây và hỗ trợ truyền trực tiếp video 4K độ phân giải cực cao từ mặt trăng.

Sự ra đời của O2O đồng nghĩa với việc công nghệ liên lạc không gian sâu dựa trên sóng vô tuyến trong kỷ nguyên Apollo đang được thay thế bằng các giải pháp quang học hiệu quả hơn. Steve Horowitz, người quản lý phụ trách dự án, cho biết với tốc độ dữ liệu 260 Mbps, O2O có thể truyền lại video độ phân giải cao 4K từ mặt trăng. Nó cũng sẽ thực hiện các hướng dẫn và dữ liệu nhiệm vụ đường xuống và đường lên khác nhau, bao gồm quy trình vận hành, hình ảnh, kế hoạch bay, v.v., đồng thời xây dựng kênh dữ liệu quang băng thông cao giữa Orion và trung tâm điều khiển nhiệm vụ mặt đất.

Để đảm bảo sự ổn định của liên kết laser, NASA đã triển khai các trạm laser mặt đất ở bờ biển phía tây nam và phía tây Hoa Kỳ, lần lượt đặt tại Las Cruces, New Mexico và khu vực Table Mountain của California. Những địa điểm này được lựa chọn do điều kiện khí tượng thuận lợi như những ngày nắng và độ che phủ thấp của mây nhằm giảm thiểu sự can thiệp của khí quyển và thời tiết lên thông tin quang học. Các kỹ sư của NASA chỉ ra rằng so với các hệ thống vô tuyến truyền thống, thông tin liên lạc bằng laser không chỉ có thể truyền lượng dữ liệu lớn hơn trên một đơn vị thời gian mà các thiết bị liên quan cũng nhỏ gọn và nhẹ hơn, giúp giảm kích thước và trọng lượng của tàu vũ trụ.

Nhờ việc "thu nhỏ" hệ thống, buồng lái Orion có thể có nhiều không gian hơn cho các hoạt động của phi hành đoàn và thiết bị nghiên cứu khoa học. Nó được coi là bản nâng cấp toàn diện cho công nghệ thời Apollo. Các sứ mệnh Apollo dựa vào sóng vô tuyến băng tần S để truyền hình ảnh đen trắng về Armstrong và Aldrin bước lên bề mặt mặt trăng để quay trở lại Trái đất, nhưng thiết bị hình ảnh và giải pháp liên lạc mà Artemis 2 sử dụng tiên tiến hơn nhiều. Trong sứ mệnh này, các phi hành gia sẽ sử dụng máy ảnh kỹ thuật số Nikon để chụp phong cảnh mặt trăng, bao gồm cả khu vực ở phía xa của mặt trăng mà con người có thể chưa từng tận mắt nhìn thấy. Những hình ảnh này sẽ được truyền trở lại qua hệ thống O2O, mang đến trải nghiệm hình ảnh thời gian thực chưa từng có cho khán giả trên trái đất.

Mặc dù liên lạc quang học đã trở thành điểm nhấn của sứ mệnh này, NASA vẫn coi mạng vô tuyến truyền thống là hỗ trợ và dự phòng chính. Orion sẽ tiếp tục duy trì liên lạc tần số vô tuyến thông qua Mạng không gian sâu của NASA. Mảng ăng-ten lớn này đặt tại California, Tây Ban Nha và Úc từ lâu đã chịu trách nhiệm liên lạc cho các sứ mệnh không gian sâu như Du hành và Tàu thám hiểm sao Hỏa. Nó sẽ cung cấp khả năng dự phòng khi liên kết laser bị ảnh hưởng bởi điều kiện khí quyển hoặc quang học.

NASA cũng đã lên kế hoạch trước một khoảng thời gian gián đoạn liên lạc trong sứ mệnh Artemis 2: khi tàu vũ trụ bay tới phía sau mặt trăng, nó sẽ mất liên lạc hoàn toàn với Trái đất trong khoảng 41 phút. Do sự cản trở vật lý của mặt trăng, cả tín hiệu laser và tín hiệu vô tuyến từ Mạng không gian sâu đều không thể xuyên qua. Thông tin liên lạc sẽ chỉ được khôi phục sau khi Orion quay trở lại mặt sau của mặt trăng.

Về tốc độ dữ liệu 260 Mbps, NASA nhấn mạnh rằng đây là một bước nhảy vọt đáng kể trong các kịch bản không gian sâu, nhưng nó không phải là giới hạn trên về khả năng liên lạc bằng laser của cơ quan. Các sứ mệnh trình diễn liên lạc bằng laser trước đây đã đạt được tốc độ truyền dữ liệu lên tới 622 Mbps và một số dự án quỹ đạo Trái đất thấp đã tăng thêm tốc độ lên 200 gigabit mỗi giây. Tuy nhiên, ở khoảng cách gần 240.000 dặm (khoảng 384.000 km) giữa Trái đất và Mặt trăng, nó có thể cung cấp ổn định băng thông đường xuống 260 Mbps, đủ để hỗ trợ video độ phân giải cao mặt trăng chất lượng cao và truyền tải dữ liệu khoa học dung lượng lớn, cung cấp các điều kiện kỹ thuật chưa từng có để con người chứng kiến ​​sự “trở lại mặt trăng” trên Trái đất.