El experimento de Comunicaciones Ópticas en el Espacio Profundo (DSOC) de la NASA ha logrado la «primera luz», enviando datos mediante láser hacia y desde mucho más allá de la Luna por primera vez.
Ha enviado un láser de infrarrojo cercano codificado con datos de prueba desde casi 10 millones de millas (16 millones de kilómetros) de distancia (unas 40 veces más lejos que la Luna de la Tierra) al Telescopio Hale en el Observatorio Palomar de Caltech en el condado de San Diego, California. Esta es la demostración más lejana jamás realizada de comunicaciones ópticas.
El experimento DSOC es parte de la misión Psyche de la NASA , que se lanzó recientemente para estudiar el asteroide 16-Psyche, rico en metales. Este nuevo sistema está configurado para enviar datos de prueba de gran ancho de banda a la Tierra durante su demostración tecnológica de dos años mientras Psyche viaja al cinturón de asteroides principal entre Marte y Júpiter.
Su objetivo es demostrar velocidades de transmisión de datos entre 10 y 100 veces mayores que los sistemas de radiofrecuencia de última generación utilizados por las naves espaciales en la actualidad. Tanto las comunicaciones por radio como por láser de infrarrojo cercano utilizan ondas electromagnéticas para transmitir datos. Pero la luz del infrarrojo cercano empaqueta los datos en ondas mucho más estrechas, lo que permite que las estaciones terrestres reciban más datos. Se espera que este avance beneficie futuras misiones de exploración humana y robótica y al mismo tiempo respalde instrumentos científicos de mayor resolución.
«La comunicación óptica es una bendición para los científicos e investigadores que siempre quieren más de sus misiones espaciales y permitirá la exploración humana del espacio profundo», dijo el Dr. Jason Mitchell, director de la División de Tecnologías Avanzadas de Comunicaciones y Navegación dentro de la División de Comunicaciones y Navegación Espaciales de la NASA. (SCaN). «Más datos significan más descubrimientos».
El 14 de noviembre, la demostración tecnológica logró la “primera luz” después de que su transceptor láser de vuelo, capaz de enviar y recibir señales de infrarrojo cercano, se fijara en una potente baliza láser de enlace ascendente transmitida desde el Laboratorio del Telescopio de Comunicaciones Ópticas en las instalaciones de Table Mountain del JPL cerca de Wrightwood. California. La baliza de enlace ascendente permitió al transceptor apuntar su láser de enlace descendente de regreso a Palomar, que se encuentra a 100 millas (o 130 kilómetros) al sur de Table Mountain, mientras que los sistemas automatizados en el transceptor y las estaciones terrestres afinaron su orientación.
“Lograr la primera luz es uno de los muchos hitos críticos del DSOC en los próximos meses, allanando el camino hacia comunicaciones de mayor velocidad de datos capaces de enviar información científica, imágenes de alta definición y transmisión de video en apoyo del próximo gran salto de la humanidad: enviar humanos a Marte”, dijo Trudy Kortes, directora de Demostraciones Tecnológicas en la sede de la NASA en Washington.
El experimento también envió datos de prueba a través de los láseres de enlace ascendente y descendente, un procedimiento conocido como «cerrar el enlace». Aunque no transmite datos de la misión Psyche, la demostración de tecnología trabaja en estrecha colaboración con el equipo de apoyo a la misión Psyche para evitar cualquier interferencia con las operaciones de la nave espacial .
Después de una primera luz exitosa, el equipo DSOC ahora se concentrará en ajustar los sistemas que controlan la orientación del láser descendente a bordo del transceptor. Una vez completado, el proyecto puede proceder a demostrar cómo mantener la transmisión de datos de gran ancho de banda desde el transceptor a Palomar a diferentes distancias de la Tierra.
Estos datos se transmiten en forma de bits, que son las unidades de datos más pequeñas que una computadora puede procesar y están codificados en los fotones del láser, partículas cuánticas de luz. Después de detectar los fotones utilizando una matriz de detectores superconductores especiales de alta eficiencia, se utilizan nuevas técnicas de procesamiento de señales para extraer los datos de los fotones individuales que llegan al Telescopio Hale.
Si bien se ha demostrado la comunicación óptica en la órbita terrestre baja y en la Luna, el proyecto DSOC es el primero en probarla en el espacio profundo. Apuntar un rayo láser a millones de millas requiere “apuntar” tremendamente preciso, similar a usar un puntero láser para rastrear una moneda de diez centavos en movimiento a una milla de distancia.
La demostración también debe tener en cuenta el tiempo que tarda la luz en viajar desde la nave espacial hasta la Tierra a través de grandes distancias. A la distancia más alejada de Psyche de la Tierra, los fotones del infrarrojo cercano de DSOC tardarán aproximadamente 20 minutos en regresar. Durante la prueba del 14 de noviembre, los fotones tardaron unos 50 segundos en viajar desde Psyche a la Tierra. En ese tiempo, tanto la nave espacial como el planeta se habrán movido, lo que requerirá ajustes en los láseres de enlace ascendente y descendente para tener en cuenta el cambio de ubicación.
“Lograr la primera luz es un logro tremendo. Los sistemas terrestres detectaron con éxito los fotones láser del espacio profundo del transceptor de vuelo del DSOC a bordo de Psyche”, dijo Abi Biswas, tecnólogo del proyecto DSOC en el JPL. «Y también pudimos enviar algunos datos, lo que significa que pudimos intercambiar ‘bits de luz’ desde y hacia el espacio profundo»
