Ajuca

¿Piensa que su velocidad de Internet es lenta? Trate de ser científico espacial por un día. Tendrá suerte si una nave espacial puede enviar más de unos pocos megabits por segundo Mbps) - una miseria incluso para los estándares de acceso telefónico.

Pero podríamos estar en la cúspide de un cambio. Del mismo modo que al pasar del acceso telefónico a banda ancha revolucionó Internet, pudiendo hacer envíos de fotos de alta resolución y poder ver vídeos en tiempo real, sin interrupciones, la NASA podría estar lista para someterse a un momento de "banda ancha" similar en los próximos años.

La clave para la revolución de datos serán los láseres. Durante casi 60 años, la forma estándar para "hablar" con las naves espaciales han sido las ondas de radio, que son ideales para largas distancias. Pero las comunicaciones ópticas, en las que los datos son transmitidos a través de la luz láser, podrían aumentar la velocidad de 10 a 100 veces.

Las altas tasas de datos permitirán a los investigadores reunir la ciencia más rápido, estudiar eventos súbitos como las tormentas de polvo o aterrizajes de naves espaciales, e incluso enviar vídeos desde la superficie de otros planetas. La precisión punta de comunicaciones por láser también se adapta bien a los objetivos de la misión de la NASA, que está buscando enviar naves espaciales más lejos en el sistema solar.

"La tecnología láser es ideal para impulsar las comunicaciones de enlace descendente desde el espacio profundo", dijo Abi Biswas, supervisor del grupo de Sistemas de Comunicaciones Ópticas en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, en Pasadena, California. "Se permitirá eventualmente para aplicaciones como dando a cada astronauta su propio canal de video, o el envío de imágenes de mayor resolución ricas en datos más rápido."

Tanto la radio como los rayos láser viajan a la velocidad de la luz, pero los láseres viajan en un ancho de banda de frecuencia más alta. Esto les permite llevar más información que las ondas de radio, lo cual es crucial cuando se están recogiendo grandes cantidades de datos y se tienen estrechas ventanas de tiempo para enviarlos de vuelta a la Tierra.

Un buen ejemplo es la sonda espacial MRO de la NASA en Marte, que envía datos de ciencia a un máximo de 6 Mbps. Biswas estima que si MRO utilizase la tecnología de comunicaciones por láser con un uso masa y potencia comparable a su sistema de radio actual, probablemente podría aumentar la tasa de datos máxima a 250 Mbps.

Esto todavía puede sonar increíblemente lento para los usuarios de Internet. Pero en la Tierra, los datos se envían a través de distancias mucho más cortas y por la infraestructura que todavía no existe en el espacio, por lo que viaja más rápido.

El aumento de la velocidad de datos permitiría a los científicos emplear más su tiempo en el análisis de las operaciones de la nave espacial.

"Es perfecto cuando las cosas están sucediendo rápido y deseas un conjunto de datos denso," dijo Dave Pieri, científico de investigación del JPL y vulcanólogo. Pieri ha realizado investigaciones anteriores sobre cómo se podrían utilizar las comunicaciones por láser para estudiar las erupciones volcánicas y los incendios forestales en tiempo casi real. "Si tienes un volcán en erupción delante, quieres evaluar su nivel de actividad y la propensión a mantenerse en erupción. Cuanto antes se consiguen y procesan los datos, mejor ".

Esa misma tecnología podría aplicarse a la erupción de los criovolcanes en las lunas heladas alrededor de otros planetas. Pieri señaló que en comparación con la transmisión por radio de eventos como estos, "las comunicaciones láser harían subir la apuesta en un orden de magnitud."

Eso no quiere decir que la tecnología es perfecta para cada escenario. Los láseres están sujetos a una mayor interferencia de las nubes y otras condiciones atmosféricas que las ondas de radio.

Los láseres también requieren infraestructura de tierra que todavía no existe. La Red del Espacio Profundo de la NASA, un sistema de redes de antenas ubicadas en todo el mundo, se basa totalmente en la tecnología de radio. Las estaciones terrestres tendrían que ser adaptadas para que pudiesen recibir los láseres en lugares donde los cielos son de forma fiable claros.

La tecnología de radio no va a desaparecer. Funciona bajo la lluvia o con sol, y seguirá siendo eficaz para enviar datos como proporcionar comandos a las naves espaciales.

Las dos próximas misiones de la NASA ayudarán a los ingenieros a comprender los desafíos técnicos que intervienen en la realización de las comunicaciones por láser en el espacio. Lo que van a aprender avanzará en láseres para convertirse en una forma común de las comunicaciones espaciales en el futuro.

La misión LCRD, dirigida por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, será lanzada en 2019. LCRD demostrará la transmisión de datos utilizando la tecnología láser y la radiofrecuencia. Serán señales de láser de haz a casi 40.000 kilómetros desde una estación de tierra en California hacia un satélite en órbita geoestacionaria, que transmitirá esa señal a otra estación terrestre. JPL está desarrollando una de las estaciones de tierra en Table Mountain en el sur de California. Probar las comunicaciones por láser en una órbita geoestacionaria, como LCRD va a hacer, tiene aplicaciones prácticas para la transferencia de datos en la Tierra.

DSOC, dirigida por JPL, tiene previsto su lanzamiento en el 2023 como parte de una próxima misión Discovery de la NASA. Esa misión, Psyche, volará a un asteroide metálico, probando las comunicaciones láser desde una distancia mucho mayor que LCRD.

La misión Psyche ha sido planeada para llevar el dispositivo láser DSOC a bordo de la nave espacial. En efecto, la misión DSOC tratará de golpear una diana utilizando un láser desde el espacio profundo - y debido a la rotación del planeta, llegará a un blanco en movimiento, también.

 

Algunas de las próximas misiones de la NASA usarán la tecnología láser para incrementar la transmisión de datos desde el espacio. Credits: NASA's Goddard Space Flight Center/Amber Jacobson, producer