Con un lanzamiento programado para este verano, el satélite LCRD (Demostración de Relés de Comunicaciones Láser) mostrará los poderes dinámicos de las tecnologías de comunicaciones láser. 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.
Desde el comienzo de los vuelos espaciales en la década de 1950, las misiones de la NASA han aprovechado las comunicaciones por radiofrecuencia para enviar datos desde y hacia el espacio. Las comunicaciones láser, también conocidas como comunicaciones ópticas, potenciarán aún más las misiones con capacidades de datos sin precedentes.
¿Por qué láseres?
A medida que los instrumentos científicos evolucionan para capturar datos de alta definición como video 4K, las misiones necesitarán formas rápidas de transmitir información a la Tierra. Con las comunicaciones láser, la NASA puede acelerar significativamente el proceso de transferencia de datos y potenciar más descubrimientos.
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 Centro de Vuelo Espacial Goddard 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».
¿Cómo Trabaja?
Tanto las ondas de radio como la luz infrarroja son radiación electromagnética con longitudes de onda en diferentes puntos del espectro electromagnético. Al igual que las ondas de radio, la luz infrarroja es invisible para el ojo humano, pero la encontramos todos los días con cosas como en mando de la televisión y lámparas de calor.
Las misiones modulan sus datos en las señales electromagnéticas para atravesar las distancias entre las naves espaciales y las estaciones terrestres de la Tierra. A medida que viaja la comunicación, las ondas se extienden.
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. Al igual que un mariscal de campo que lanza una pelota de fútbol a un receptor, el mariscal de campo necesita saber dónde enviar la pelota, es decir, la señal, para que el receptor pueda atrapar la pelota con calma. Los ingenieros de comunicaciones láser de la NASA han diseñado intrincadamente misiones láser para garantizar que esta conexión pueda suceder.
