Disparo láser justo en el blanco, a 490 millones de kilómetros de distancia
ASTRONÁUTICA.
Unas pruebas con un sistema láser han permitido emitir y recibir rayos láser interplanetarios con una precisión asombrosamente grande.
Disparo de rayo láser, con guía, desde la estación emisora del proyecto DSOC en la superficie terrestre, en dirección a la sonda espacial Psyche a cientos de millones de kilómetros de distancia, en el espacio interplanetario. Foto: NASA JPL / Caltech.
Mantener las comunicaciones entre la Tierra y una nave espacial lejana es vital para el éxito de la misión de esta. Se prevé que las futuras misiones, especialmente las tripuladas a Marte, generen muchos más datos de los que los sistemas actuales pueden procesar. La Red de Espacio Profundo (DSN) de la NASA, basada en ondas de radio y compuesta por estaciones terrestres, podría convertirse en un cuello de botella a medida que aumente la demanda de flujo de datos.
Para afrontar este desafío, se está explorando la opción de usar rayos láser entre la Tierra y las naves distantes para transmitir datos en la luz. El ancho de banda ofrecido por la luz es muy superior al que brindan las ondas de radio. A los sistemas láser de esta clase se les conoce genéricamente como “comunicaciones ópticas en espacio libre” o “FSOC” por sus siglas en inglés. Los sistemas FSOC pueden complementar las comunicaciones por ondas de radio proporcionando a las futuras misiones un canal de alta velocidad para datos menos limitado por el saturado espectro de las radiofrecuencias.
El proyecto DSOC (Deep Space Optical Communications, o Comunicaciones Ópticas en Espacio Profundo) de la NASA se puso en marcha para probar esta tecnología a distancias comparables a las que separan Marte de la Tierra. En el proyecto DSOC se utiliza una arquitectura de tres terminales: un transmisor terrestre, un terminal de vuelo (nave espacial) y un receptor terrestre.
El terminal de vuelo del sistema (un transceptor láser) fue instalado a bordo de la sonda espacial Psyche de la NASA, que partió de la Tierra en octubre de 2023. La nave viaja hacia el asteroide Psyche, cuya órbita discurre entre la de Marte y la de Júpiter. La sonda llegará al asteroide en 2029.
Un componente clave del proyecto DSOC es el transmisor láser terrestre (GLT), ubicado en las instalaciones que el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA tiene en una montaña. El GLT se vale de un telescopio de 1 metro y un potente transmisor láser de enlace ascendente modulado de 5,6 kilovatios. Debido a la alta potencia del haz láser y su baja divergencia, y a que el GLT se encuentra cerca de cuatro aeropuertos importantes, el sistema está equipado con una protección automatizada para exteriores. Esta protección desactiva automáticamente los disparos de rayos láser para evitar darle por accidente a aeronaves y satélites en tránsito.
El receptor láser terrestre (GLR), cuyo objetivo principal es rastrear la señal de enlace descendente del transceptor láser de vuelo, se encuentra en el Observatorio astronómico de Monte Palomar y utiliza el telescopio Hale de 5 metros. Además, el telescopio está acoplado a un detector de fotones individuales de alta sensibilidad. Una vez recibidas, las señales del enlace descendente se descodifican en tiempo real.
El sistema DSOC se sometió a pruebas exhaustivas por un equipo que incluye, entre otros, a Angel E. Velasco, del JPL.
Los resultados demuestran que la comunicación por láser puede utilizarse de manera fiable en futuras misiones a Marte y más allá. En las pruebas, el sistema alcanzó velocidades máximas de flujo de datos en el enlace descendente del GLR de 267 Mbps a 55 millones de kilómetros de distancia de la Tierra y 8,3 Mbps a 400 millones de kilómetros. Esas distancias corresponden, respectivamente, a la separación mínima entre Marte y la Tierra, y a la máxima. Estas velocidades de flujo de datos son significativamente superiores a las de los sistemas de radiofrecuencia tradicionales, que suelen transmitir menos de 1 Mbps a distancias comparables. Además, el GLT demostró un funcionamiento confiable tanto de día como de noche, incluso transmitiendo a través de nubes (no muy gruesas). Cabe destacar que mostró una alta precisión para apuntar a su objetivo, superando las expectativas, y que operó de forma segura, sin que rayo láser alguno incidiese accidentalmente contra aeronaves o contra vehículos espaciales, y sin provocar daños al hardware del GLT.
La distancia máxima a la que el sistema ha sido probado, con éxito, es de unos 490 millones de kilómetros.
Velasco y sus colegas exponen los detalles técnicos del sistema y de su funcionamiento en la revista académica IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, bajo el título “Operational Results From the Deep Space Optical Communications (DSOC) Project Ground Laser Transmitter”.
Por: Redacción.
Sitio Fuente: NCYT de Amazings