Una nueva forma de 'hablar' con la Tierra desde el espacio

La NASA tiene previsto lanzar este verano un demostrador tecnológico de comunicaciones láser desde el espacio denominado LCRD (Laser Communications Relay Demonstration).

Con la presencia humana y robótica cada vez mayor de la NASA en el espacio, las misiones pueden beneficiarse de una nueva forma de "hablar" con la Tierra que acelera significativamente el proceso de transferencia de datos, según informa la agencia espacial.

Las comunicaciones láser permitirán que se transmitan de 10 a 100 veces más datos a la Tierra que los sistemas de radiofrecuencia actuales. Se necesitarían aproximadamente nueve semanas para transmitir un mapa completo de Marte a la Tierra con los sistemas de radiofrecuencia actuales. Con láseres, llevaría unos nueve días.

Además, los sistemas de comunicaciones láser son ideales para misiones porque necesitan menos volumen, peso y potencia. Menos masa significa más espacio para los instrumentos científicos, y menos energía significa menos drenaje de los sistemas de energía de las naves espaciales. Todas estas son consideraciones de importancia crítica para la NASA al diseñar y desarrollar conceptos de misión.

"LCRD demostrará todas las ventajas de usar sistemas láser y nos permitirá aprender cómo usarlos mejor operativamente", dijo el investigador principal David Israel en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Con esta capacidad más probada, podemos comenzar a implementar comunicaciones láser en más misiones, convirtiéndola en una forma estandarizada de enviar y recibir datos".

La luz infrarroja utilizada para las comunicaciones láser se diferencia de las ondas de radio porque la luz infrarroja empaqueta los datos en ondas significativamente más estrechas, lo que significa que las estaciones terrestres pueden recibir más datos a la vez. Si bien las comunicaciones láser no son necesariamente más rápidas, se pueden transmitir más datos en un enlace descendente.

Los terminales de comunicaciones láser en el espacio utilizan anchos de haz más estrechos que los sistemas de radiofrecuencia, proporcionando "huellas" más pequeñas que pueden minimizar la interferencia o mejorar la seguridad al reducir drásticamente el área geográfica donde alguien podría interceptar un enlace de comunicaciones.

Sin embargo, un telescopio de comunicaciones láser que apunta a una estación terrestre debe ser exacto cuando se transmite desde miles o millones de kilómetros de distancia. Una desviación de incluso una fracción de grado puede hacer que el láser pierda su objetivo por completo. Los ingenieros de comunicaciones láser de la NASA han diseñado intrincadamente misiones láser para garantizar que esta conexión pueda suceder.

Ubicado en órbita geosincrónica, a unos 36.000 kilómetros sobre la Tierra, LCRD podrá apoyar misiones en la región cercana a la Tierra. LCRD pasará sus primeros dos años probando las capacidades de comunicaciones láser con numerosos experimentos para refinar aún más las tecnologías láser.

La fase de experimento inicial de LCRD aprovechará las estaciones terrestres de la misión en California y Hawai, las estaciones terrestres ópticas 1 y 2, como usuarios simulados. Esto permitirá a la NASA evaluar las perturbaciones atmosféricas en los láseres y practicar el cambio de soporte de un usuario a otro. Después de la fase de experimento, LCRD pasará a apoyar misiones espaciales, enviando y recibiendo datos hacia y desde satélites a través de láseres infrarrojos para demostrar los beneficios de un sistema de retransmisión de comunicaciones por láser.

El primer usuario en el espacio de LCRD será ILLUMA-T (Integrated LCRD Low-Earth Orbit User Modem and Amplifier Terminal), que se lanzará a la Estación Espacial Internacional en 2022. El terminal recibirá datos científicos de alta calidad de experimentos e instrumentos a bordo de la estación espacial y luego transferirá estos datos a LCRD a 1,2 gigabits por segundo. Luego, LCRD lo transmitirá a las estaciones terrestres a la misma velocidad.

LCRD es una carga útil de la NASA a bordo del satélite militar estadounidense STPSat-6, que se lanzará en un cohete Atlas V desde Cabo Cañaveral.