Láser para comunicarse en el espacio: la NASA revela sus planes para enviar terabytes de datos

El astronauta Luca Parmitano realiza una caminata espacial el 15 de noviembre de 2019. NASA

La NASA usa láseres para enviar información hacia y desde la Tierra , usando rayos invisibles para atravesar los cielos, enviando terabytes de datos (imágenes y videos) para aumentar nuestro conocimiento del universo. Esta capacidad se conoce como comunicación láser u óptica , aunque estos rayos infrarrojos seguros para los ojos no pueden ser vistos por los ojos humanos:

Ilustración de ILLUMA-T comunicando datos científicos y exploratorios desde la Estación Espacial Internacional al LCRD. Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard / Dave Ryan de la NASA

“Estamos entusiasmados con la promesa que las comunicaciones láser ofrecerán en los próximos años”, dice Badri Younes , administrador adjunto adjunto y gerente del programa de comunicaciones y navegación espacial (SCaN) en la sede de la NASA en Washington. “Estas misiones y demostraciones marcan el comienzo de la nueva Década de la Luz de la NASA, en la que la NASA trabajará con otras agencias gubernamentales y el sector comercial para expandir en gran medida las futuras capacidades de comunicación para la exploración espacial y habilitar oportunidades económicas vibrantes y sólidas”.. Los sistemas de comunicación láser brindan a las misiones velocidades de datos más altas, lo que significa que pueden enviar y recibir más información en una sola transmisión que las ondas de radio tradicionales. Además, los sistemas son más ligeros, más flexibles y más seguros. Las comunicaciones por láser pueden complementar las comunicaciones por radiofrecuencia utilizadas por la mayoría de las misiones de la NASA en la actualidad. Estos son los proyectos desvelados por la agencia americana:

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Ilustración del LCRD transmitiendo datos desde ILLUMA-T en la Estación Espacial Internacional a una estación terrestre en la Tierra. Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard / Dave Ryan de la NASA

Demostración del relé de comunicación láser (LCRD)

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El 7 de diciembre de 2021,  se puso en órbita la Demostración de retransmisión de comunicaciones láser (LCRD)  , aproximadamente a 22 000 millas de la Tierra para probar las capacidades de comunicaciones láser. LCRD es la primera demostración de tecnología de la agencia de un sistema de relé láser de dos vías. Ahora que el LCRD está en órbita,  continúan los avances en las comunicaciones láser de la NASA.

Programa de Investigador LCRD

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En mayo de 2022, la NASA certificó que LCRD está listo para realizar experimentos. Estos experimentos están probando y perfeccionando los sistemas láser, el objetivo general de la misión. Los experimentos proporcionados por la NASA, otras agencias gubernamentales, la academia y la industria están midiendo los efectos a largo plazo de la atmósfera en las señales de comunicación láser; evaluar la aplicabilidad de la tecnología para futuras misiones; y probar las capacidades del relé láser en órbita. “Comenzaremos a recibir algunos resultados de experimentos casi de inmediato, mientras que otros son a largo plazo y tomará algún tiempo para que surjan tendencias durante el período de dos años del experimento LCRD “, dijo Rick Butler ., gerente de proyecto del programa de experimentadores LCRD en  el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “LCRD responderá a las preguntas de la industria aeroespacial sobre las comunicaciones láser como una opción operativa para aplicaciones de gran ancho de banda”. “El programa todavía está buscando nuevos experimentos y cualquier persona interesada debe contactarlo “, dijo Butler. “Estamos aprovechando la comunidad de comunicaciones láser y estos experimentos mostrarán cómo funcionará la óptica para las organizaciones internacionales, la industria y la academia”. La NASA sigue aceptando  propuestaspara nuevos experimentos que ayuden a refinar las tecnologías ópticas, aumentar el conocimiento e identificar futuras aplicaciones. LCRD también transmitirá datos presentados públicamente poco después de su lanzamiento en forma de resoluciones de Año Nuevo compartidas con las cuentas de redes sociales de la NASA. Estas resoluciones se transmitirán desde una estación terrestre en California y se transmitirán a través de LCRD a otra estación terrestre ubicada en Hawái como una demostración adicional de las capacidades de LCRD.

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Entrega de infrarrojos TeraByte (TBIRD)

Recientemente, después de LCRD, la  carga útil TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD) fuelanzado el 25 de mayo de 2022, como parte de la misión Pathfinder Technology Demonstrator 3 (PTD-3), desde la Estación de la Fuerza Espacial de Cabo Cañaveral en la misión de tráfico compartido Transporter-5 de SpaceX. TBIRD contará con enlaces descendentes de datos de 200 gigabits por segundo, la velocidad óptica más rápida jamás alcanzada por la NASA. TBIRD continúa la infusión de comunicaciones ópticas de la NASA al demostrar los beneficios que las comunicaciones láser podrían tener para las misiones científicas cercanas a la Tierra que capturan datos importantes e imágenes detalladas de gran tamaño. TBIRD está enviando terabytes de datos en un solo paso, demostrando los beneficios de un mayor ancho de banda y brindando a la NASA más información sobre las capacidades de comunicaciones láser en satélites pequeños.“En el pasado, hemos diseñado nuestros instrumentos y naves espaciales en torno a la limitación de la cantidad de datos que podemos obtener del espacio o regresar de la Tierra “, dijo Beth Keer, directora de proyectos de TBIRD. “Con las comunicaciones ópticas, estamos fuera del agua con respecto a la cantidad de datos que podemos informar. Es verdaderamente una habilidad revolucionaria”.

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Amplificador de órbita baja LCRD integrado y terminal de módem de usuario (ILLUMA-T)

Lanzado a principios de 2023 en el baúl Dragon de la 27.ª misión de servicios de reabastecimiento comercial de SpaceX a la  Estación Espacial Internacional  , el  terminal integrado LCRD  Low-Earth Orbit User Modem and Amplifier (ILLUMA-T) llevará comunicaciones láser al laboratorio en órbita y dará poder a los astronautas. para vivir y trabajar allí con capacidades de datos avanzadas. ILLUMA-T recopilará información de los experimentos a bordo de la estación y enviará los datos a LCRD a 1,2 gigabits por segundo. A este ritmo, se podría descargar un largometraje en menos de un minuto. El LCRD luego transmitirá esta información a las estaciones terrestres en Hawái o California. “ILLUMA-T y LCRD trabajarán juntos para convertirse en el primer sistema láser en demostrar la órbita terrestre baja en órbita geosincrónica y enlaces de comunicación terrestre ”, dijo Chetan Sayal, gerente de proyecto de ILLUMA-T en NASA Goddard.

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Ilustración del LCRD transmitiendo datos desde ILLUMA-T en la Estación Espacial Internacional a una estación terrestre en la Tierra. Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard / Dave Ryan de la NASA

Sistema de comunicación óptica Orion Artemis II (O2O)

El  Sistema de Comunicaciones Ópticas Orion Artemis II (O2O)  llevará comunicaciones láser a la Luna a bordo de la nave espacial Orion de la NASA durante la  misión Artemis II. O2O podrá transmitir imágenes y videos de alta resolución cuando los astronautas regresen a la región lunar por primera vez en más de 50 años. Artemis II será el primer vuelo lunar tripulado en demostrar tecnologías de comunicación láser, enviando datos a la Tierra con una tasa de enlace descendente de hasta 260 megabits por segundo.

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Ilustración de la terminal de comunicación láser O2O de la NASA que envía datos de alta resolución de la misión Artemis II. Créditos: NASA

“Al infundir nuevas tecnologías de comunicación por láser en las misiones de Artemis, brindamos a nuestros astronautas más acceso a los datos que nunca “, dijo Steve Horowitz , gerente de proyectos de O2O . ” Cuanto más rápidos sean los datos, más información podrán enviar nuestros instrumentos a la Tierra y más ciencia podrán realizar nuestros exploradores lunares”.

Los esfuerzos de comunicación láser de la NASA también se extienden al espacio profundo. Actualmente, la NASA está trabajando en una futura terminal capaz de probar las comunicaciones láser en distancias extremas y desafiar las restricciones de orientación. Ya sea que lleve comunicaciones láser en misiones cerca de la Tierra, en la Luna o en el espacio profundo, la infusión de sistemas ópticos será crucial para futuras misiones de la NASA. Las tasas de datos más altas de las comunicaciones láser permitirán que las misiones científicas y de exploración envíen más datos a la Tierra y descubran más sobre el universo. La NASA podrá usar información de imágenes, videos y experimentos para explorar no solo la región cercana a la Tierra, sino también para prepararse para futuras misiones a Marte y más allá.

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#nasa #láser

Fuente: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/the-future-of-laser-communications

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